Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Formen eines röhrenförmigen Werkstücks (W)
in ein geformtes Hohlprodukt unter Verwendung eines Hydroformungsprozesses
gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Patentanspruchs 1 und auf eine Vorrichtung zum Formen eines röhrenförmigen Werkstücks in ein geformtes
Hohlprodukt unter Verwendung eines Hydroformungsprozesses gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Patentanspruchs 11, sowie auf eine weitere Vorrichtung zum Formen
eines röhrenförmigen Werkstücks in ein
geformtes Produkt unter Verwendung eines Hydroformungsprozesses.
Insbesondere wird das Gebiet der Röhren-Hydroformung und ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Herstellen etwa eines Kraftfahrzeug-Hohlteils
wie etwa einer A-Säule,
einer B-Säule,
eines Dachholms oder dergleichen unter Verwendung eines Röhren-Hydroformungsprozesses
diskutiert.The
The invention relates to a method of forming a tubular workpiece (W)
into a shaped hollow product using a hydroforming process
according to the generic term
of the independent
Patent claim 1 and to an apparatus for forming a tubular workpiece in a molded
Hollow product using a hydroforming process according to the preamble
of the independent
Patent claim 11, and to a further device for molding
a tubular workpiece in a
molded product using a hydroforming process.
In particular, the field of tube hydroforming and a method
and an apparatus for producing, for example, a motor vehicle hollow part
like an A-pillar,
a B-pillar,
a roof spar or the like using a tube hydroforming process
discussed.
Ein
Röhren-Hydroformungsprozeß ist ein
neuer Prozeß,
der kürzlich
wegen seiner kostengünstigen Anwendung
insbesondere in der Kraftfahrzeugindustrie viel Aufmerksamkeit erlangt
hat. Wie bekannt, ist die Röhren-Hydroformung
ein Prozeß,
der die folgenden Hauptschritte umfaßt: Die Enden eines in einer
Formeinheit befindlichen röhrenförmigen Werkstücks werden
abgedichtet, woraufhin Hydraulikfluid in das röhrenförmige Werkstück gepumpt
und mit Druck beaufschlagt wird, um die Querschnitte des Werkstücks in der
Weise zu verformen, daß sie
mit einem Querschnitt der Form übereinstimmen. Üblicherweise
wird vor den Hauptschritten eine Vorformung ausgeführt, bei
der für
die Gewinnung einer im voraus definierten Form des Rohrs, die der
endgültigen
Komponente (d. h. dem Hohlprodukt) sehr ähnlich ist, ein allmähliches
Verschließen
der Form ausgeführt
wird, wobei das Werkstück
ein Hydraulikfluid mit verhältnismäßig niedrigem
Druck aufnimmt. Hingegen wird in einem sogenannten Ausbauchungsprozeß in der
Röhren-Hydroformung
ein axialer Vorschub in Richtung der Längsachse des röhrenförmigen Werkstücks in der
Form ausgeführt,
während
das Werkstück das
Hydraulikfluid aufnimmt. Wenn dieser Ausbauchungsprozeß verwendet
wird, kann die Dickenabnahme der Rohrwand während des Hydroformungsprozesses
verringert werden.One
Tubes hydroforming process is one
new process,
the lately
because of its cost-effective application
gained much attention, especially in the automotive industry
Has. As is known, the tube hydroforming
a process
which comprises the following main steps: The ends of one in one
Form unit be tubular workpiece
sealed, whereupon hydraulic fluid pumped into the tubular workpiece
and is pressurized to the cross sections of the workpiece in the
Way to deform them
coincide with a cross section of the shape. Usually
preforming is performed before the main steps
the for
the extraction of a predefined shape of the pipe, which is the
final
Component (i.e., the hollow product) is very much a gradual one
close
executed the form
is where the workpiece
a relatively low-pressure hydraulic fluid
Pressure picks up. In contrast, in a so-called bulge process in the
Tube hydroforming
an axial feed in the direction of the longitudinal axis of the tubular workpiece in the
Executed form,
while
the workpiece that
Absorbs hydraulic fluid. When using this bulge process
can, the thickness decrease of the pipe wall during the Hydroformungsprozesses
be reduced.
Aufgrund
der Art der Verformung des Werkstoffs des röhrenförmigen Werkstücks während des
Hydroformungsprozesses ist es jedoch schwierig, ein hydrogeformtes
Hohlprodukt zu schaffen, das Anwender zufrieden stellt. Tatsächlich besteht
im Vorformungsschritt selbst dann, wenn als röhrenförmiges Werkstück ein Rohr
aus Aluminium und/oder einem hochfesten Stahl verwendet wird, in
einem Abschnitt, der während
der Ausdehnung des Werkstücks
einer Wanddickenabnahme unterworfen ist, die Neigung zu Rissen.
Ferner wird im Vorformungsschritt ein von der Mitte des Werkstücks entfernter
Eckabschnitt vor allem durch eine solche Wanddickenabnahme beeinflußt. Im Ausbauchungsprozeß kann eine
Wanddickenzunahme über
die gesamte Länge
des röhrenförmigen Werkstücks ohne
weiteres bewerkstelligt werden; eine Wanddickenzunahme in einem
spezifischen Abschnitt, in dem sie erforderlich ist, etwa in einem
Eckabschnitt oder dergleichen, kann jedoch nicht ohne weiteres bewerkstelligt
werden, so daß eine
Gewichtsverringerung des hydrogeformten Hohlprodukts insbesondere
im Gebiet der Kraftfahrzeugindustrie bisher nicht zufriedenstellend
erreicht worden ist.by virtue of
the type of deformation of the material of the tubular workpiece during the
Hydroforming process, however, it is difficult to hydroformed
To create a hollow product that satisfies users. Actually exists
in the preforming step, even if a pipe is used as a tubular workpiece
made of aluminum and / or a high strength steel is used in
a section that while
the extent of the workpiece
subjected to a decrease in wall thickness, the tendency to crack.
Further, in the preforming step, one becomes more distant from the center of the workpiece
Corner section mainly influenced by such a wall thickness decrease. In the bulge process, a
Wall thickness increase over
the entire length
of the tubular workpiece without
further be accomplished; a wall thickness increase in one
specific section where it is needed, roughly in one
Corner portion or the like, but can not be accomplished easily
so that one
Weight reduction of the hydroformed hollow product in particular
so far unsatisfactory in the automotive industry
has been achieved.
Ein
Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Formen eines röhrenförmigen Werkstücks in ein
geformtes Hohlprodukt unter Verwendung eines Hydroformungsprozesses
mit einer Hohlform und einem einzigen Stempel der eingangs genannten
Art ist aus der US 5,735,156 bekannt.
Insbesondere offenbart die genannte Druckschrift ein Verfahren,
um eine nicht kreisförmige
Röhre zu
bilden, die unterschiedliche Querschnittsformen in ihrer Längsrichtung
aufweist. Bei diesem Verfahren wird ein Vorprodukt in Form einer
Röhre gebogen,
während ein
Innendruck auf das Innere der Röhre
aufgebracht wird. Dadurch wird die Röhre in eine vorgegebene nichtkreisförmige Form
gebracht. Der Stempel der Vorrichtung gemäß der Druckschrift US 5,735,156 weist einen Vorsprung
auf, der auf einem mittleren Abschnitt der Röhre bezüglich deren Längserstreckung
wirkt, so dass sich die Querschnittsform der Röhre in deren Längsrichtung ändert.A method or apparatus for forming a tubular workpiece into a shaped hollow product using a hydroforming process with a mold and a single punch of the type mentioned is from the US 5,735,156 known. In particular, the cited document discloses a method for forming a non-circular tube having different cross-sectional shapes in its longitudinal direction. In this method, a precursor is bent in the form of a tube while an internal pressure is applied to the interior of the tube. As a result, the tube is brought into a predetermined non-circular shape. The stamp of the device according to the document US 5,735,156 has a projection which acts on a central portion of the tube with respect to its longitudinal extent, so that the cross-sectional shape of the tube changes in the longitudinal direction thereof.
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Formen
eines röhrenförmigen Werkstücks in ein
geformtes Hohlprodukt unter Verwendung eines Hydroformungsprozesses
der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zum Formen eines
röhrenförmigen Werkstücks in ein
geformtes Hohlprodukt unter Verwendung eines Hydroformungsprozesses,
insbesondere der eingangs genannten Art, zu schaffen, wobei das
Hohlprodukt eine verbesserte Festigkeit aufweist.It
It is the object of the present invention to provide a method of molding
a tubular workpiece in a
molded hollow product using a hydroforming process
of the type mentioned above and a device for molding a
tubular workpiece in a
molded hollow product using a hydroforming process,
in particular of the aforementioned type, to provide, wherein the
Hollow product has improved strength.
Gemäß dem Verfahrensaspekt
wir diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren zum Formen eines röhrenförmigen Werkstücks in ein
geformtes Hohlprodukt unter Verwendung eines Hydroformungsprozesses
mit den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs 1.According to the method aspect
we achieved this object according to the invention by
a method of forming a tubular workpiece into
molded hollow product using a hydroforming process
with the characteristics of the independent
Patent claim 1.
Bevorzugte
Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.preferred
Further developments of the subject invention are set forth in the dependent claims.
Gemäß einem
ersten Vorrichtungsaspekt wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine
Vorrichtung zum Formen eines röhrenförmigen Werkstücks in ein
geformtes Hohlprodukt unter Verwendung eines Hydroformungsprozesses
mit den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs 11.According to one
the first device aspect, the object is achieved according to the invention by a
Device for forming a tubular workpiece in a
molded hollow product using a hydroforming process
with the characteristics of the independent
Patent claim 11.
Bevorzugte
Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.preferred
Further developments of the subject invention are set forth in the dependent claims.
Gemäß einem
weiteren Vorrichtungsaspekt wird die vorgenannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch
eine Vorrichtung zum Formen eines röhrenförmigen Werkstücks in ein
geformtes Produkt unter Verwendung eines Hydroformungsprozesses
mit den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs 20. Nachfolgen wird die vorliegende Erfindung anhand
von Ausführungsformen
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben und erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:According to one
Another device aspect, the aforementioned object is achieved by
a device for forming a tubular workpiece in a
molded product using a hydroforming process
with the characteristics of the independent
Claim 20. The present invention is based on
of embodiments
with reference to the attached
Drawings closer
described and explained.
In the drawings show:
1 eine
Längsschnittansicht
einer Hydroformungsvorrichtung, die für die praktische Ausführung eines
Verfahrens gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre verwendet wird; 1 FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a hydroforming apparatus used for practicing a method according to a first embodiment of the present teachings; FIG.
2 eine
Ansicht ähnlich 1,
in der jedoch ein anderer oder Preßzustand der Vorrichtung gezeigt ist; 2 a view similar 1 in which, however, another or pressing state of the device is shown;
3 eine
perspektivische Ansicht der Hydroformungsvorrichtung für die Ausführung des
Verfahrens der ersten Ausführungsform; three a perspective view of the hydroforming device for carrying out the method of the first embodiment;
4 eine
schematische Seitenschnittansicht der Hydroformungsvorrichtung nach 3; 4 a schematic side sectional view of the hydroforming device according to three ;
5 eine
Schnittansicht eines geformten Hohlprodukts, das durch das Verfahren
der ersten Ausführungsform
geschaffen wird; 5 a sectional view of a molded hollow product, which is provided by the method of the first embodiment;
6 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Prüfung
für die
Untersuchung der mechanischen Festigkeit des geformten Hohlprodukts; 6 a schematic illustration for explaining a test for the investigation of the mechanical strength of the molded hollow product;
7 einen
Graphen zur Erläuterung
der Prüfergebnisse; 7 a graph explaining the test results;
8 einen
Graphen zur Erläuterung
weiterer Prüfergebnisse; 8th a graph illustrating further test results;
9 eine
schematische Darstellung einer Hohlform, die in einer Hydroformungsvorrichtung
verwendet wird, die für
die Ausführung
eines Verfahrens gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre verwendet wird; 9 a schematic representation of a mold, which is used in a hydroforming apparatus, which is used for carrying out a method according to a second embodiment of the present technical teaching;
10 eine
Teilschnittansicht einer Hohlform, die in einer Hydroformungsvorrichtung
verwendet wird, die für
die Ausführung
eines Verfahrens gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre verwendet wird; 10 a partial sectional view of a mold used in a hydroforming apparatus, which is used for carrying out a method according to a third embodiment of the present technical teaching;
11 einen
Graphen zur Erläuterung
von Prüfergebnissen
für die
Ermittlung eines erwünschten
Winkels einer weiteren schrägen
Wand, welche die Hohlform nach 10 aufweist; 11 a graph for explaining test results for determining a desired angle of another inclined wall, which the hollow mold after 10 having;
12 eine
Längsschnittansicht
einer Hydroformungsvorrichtung, die für die Ausführung eines Verfahrens gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre verwendet wird; 12 a longitudinal sectional view of a hydroforming device, which is used for carrying out a method according to a fourth embodiment of the present technical teaching;
13 eine
Ansicht ähnlich 12,
in der jedoch ein anderer oder Preßzustand der Vorrichtung gezeigt
ist; 13 a view similar 12 in which, however, another or pressing state of the device is shown;
14 eine
Schnittansicht eines geformten Hohlprodukts, das durch das Verfahren
gemäß der vierten Ausführungsform
geschaffen wird; 14 a sectional view of a molded hollow product, which is provided by the method according to the fourth embodiment;
15 eine
Seitenschnittansicht einer Hydroformungsvorrichtung, die für die Ausführung eines
Verfahrens gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre verwendet wird; 15 FIG. 4 is a side sectional view of a hydroforming apparatus used for carrying out a method according to a fifth embodiment of the present teachings; FIG.
16 einen
Graphen zur Erläuterung
von Prüfergebnissen
für die
Untersuchung der Dickenzunahmerate bezogen auf den Stempel-Preßhub; 16 a graph illustrating test results for the investigation of Dickenzunahmerate based on the punch press stroke;
17 eine
Seitenschnittansicht einer Hydroformungsvorrichtung, die für die Ausführung eines
Verfahrens gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre verwendet wird; 17 a side sectional view of a hydroforming device, which is suitable for the execution of a Ver driving is used according to a sixth embodiment of the present technical teaching;
18 eine
Seitenschnittansicht einer Hydroformungsvorrichtung, die für die Ausführung eines
Verfahrens gemäß einer
siebten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre verwendet wird; 18 FIG. 3 is a side sectional view of a hydroforming apparatus used for carrying out a method according to a seventh embodiment of the present teachings; FIG.
19 eine
Seitenschnittansicht einer Hydroformungsvorrichtung, die für die Ausführung eines
Verfahrens gemäß einer
achten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre verwendet wird; 19 FIG. 4 is a side sectional view of a hydroforming apparatus used for carrying out a method according to an eighth embodiment of the present teachings; FIG.
20 eine
Seitenschnittansicht einer Hydroformungsvorrichtung, die für die Ausführung eines
Verfahrens gemäß einer
neunten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre verwendet wird; 20 FIG. 4 is a side sectional view of a hydroforming apparatus used for carrying out a method according to a ninth embodiment of the present teachings; FIG.
21 eine
Schnittansicht eines geformten Hohlprodukts, das durch das Verfahren
der neunten Ausführungsform
geschaffen wird; 21 a sectional view of a molded hollow product, which is provided by the method of the ninth embodiment;
22 eine
Seitenschnittansicht einer Hydroformungsvorrichtung, die für die Ausführung eines
Verfahrens gemäß einer
zehnten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre verwendet wird; 22 FIG. 4 is a side sectional view of a hydroforming apparatus used for carrying out a method according to a tenth embodiment of the present teachings; FIG.
23 eine
Schnittansicht eines geformten Hohlprodukts, das durch das Verfahren
gemäß der zehnten
Ausführungsform
geschaffen wird; 23 a sectional view of a molded hollow product, which is provided by the method according to the tenth embodiment;
24 eine
Seitenschnittansicht einer Referenz-Hydroformungsvorrichtung, die
für den
Nachweis der mit der neunten Ausführungsform der vorliegenden
technischen Lehre erzielten Verbesserung verwendet wurde; 24 FIG. 4 is a sectional side view of a reference hydroforming apparatus used for the demonstration of the improvement achieved with the ninth embodiment of the present teachings; FIG.
25 eine
Schnittansicht eines geformten Hohlprodukts, das durch die Vorrichtung
nach 24 geschaffen wird; 25 a sectional view of a molded hollow product, which by the device 24 is created;
26 eine
Seitenschnittansicht einer Hydroformungsvorrichtung, die für die Ausführung eines
Verfahrens gemäß einer
elften Ausführungsform
verwendet wird; 26 a side sectional view of a hydroforming device, which is used for carrying out a method according to an eleventh embodiment;
27 eine
Schnittansicht eines geformten Hohlprodukts, das durch das Verfahren
gemäß der elften Ausführungsform
geschaffen wird; 27 a sectional view of a molded hollow product, which is provided by the method according to the eleventh embodiment;
28 eine
vergrößerte Schnittansicht
einer von vier Eckabschnitten des in 27 gezeigten
geformten Hohlprodukts; 28 an enlarged sectional view of one of four corner portions of the in 27 shaped hollow product shown;
29 einen
Graphen zur Erläuterung
von Ergebnissen der Messung der Dicke an verschiedenen Positionen
des Eckabschnitts; 29 a graph for explaining results of the measurement of the thickness at different positions of the corner portion;
30 eine
Seitenschnittansicht einer Hydroformungsvorrichtung, die für die Ausführung eines
Verfahrens gemäß einer
zwölften
Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre verwendet wird; 30 FIG. 3 is a sectional side view of a hydroforming apparatus used for carrying out a method according to a twelfth embodiment of the present teachings; FIG.
31 eine
vergrößerte Ansicht
eines Teils der Vorrichtung nach 30, die
einen Preßzustand
der Vorrichtung zeigt; 31 an enlarged view of a part of the device according to 30 showing a pressing state of the device;
32 eine
Schnittansicht eines geformten Hohlprodukts, das durch das Verfahren
gemäß der zwölften Ausführungsform
geschaffen wird; 32 a sectional view of a molded hollow product, which is provided by the method according to the twelfth embodiment;
33 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines von vier vorstehenden, abgerundeten Eckabschnitten des Produkts
nach 32; 33 an enlarged sectional view of one of four protruding, rounded corner portions of the product according to 32 ;
34 eine
Seitenschnittansicht einer Referenz-Hydroformungsvorrichtung, die
verwendet wurde, um die mit dem Verfahren gemäß der zwölften Ausführungsform erzielte Verbesserung
nachzuweisen; 34 FIG. 4 is a side sectional view of a reference hydroforming apparatus used to detect the improvement obtained by the method according to the twelfth embodiment; FIG.
35 eine
vergrößerte Ansicht
eines Teils der Vorrichtung nach 34, in
der ein Preßzustand
der Vorrichtung gezeigt ist; 35 an enlarged view of a part of the device according to 34 in which a pressing state of the device is shown;
36 einen
Graphen, der Ergebnisse der Messung der Dicke verschiedener Abschnitte
des vorstehenden, abgerundeten Eckabschnitts des Produkts nach 32 zeigt;
und 36 a graph showing the results of measuring the thickness of different sections of the above rounded corner portion of the product after 32 shows; and
37 eine
perspektivische Ansicht einer Kraftfahrzeugkarosserie und einer
Rahmenkonstruktion mit A-Säule,
B-Säule,
Seitendachholm und dergleichen, die durch den Röhren-Hydroformungsprozeß geschaffen werden
können. 37 a perspective view of an automobile body and a frame structure with A-pillar, B-pillar, side roof spar and the like, which can be created by the tube hydroforming process.
Zum
einfacheren Verständnis
werden in der folgenden Beschreibung Richtungsausdrücke wie
etwa oben, unten, rechts, links, vertikal, horizontal, aufwärts, abwärts und
dergleichen verwendet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß diese
Ausdrücke
nur mit Bezug auf die Zeichnung, in der die entsprechenden Teile oder
Strukturen dargestellt sind, zu verstehen sind.To the
easier understanding
In the following description, directional expressions such as
about the top, bottom, right, left, vertical, horizontal, up, down and
used the same. It is noted, however, that these
expressions
only with reference to the drawing, in which the corresponding parts or
Structures are shown to be understood.
In
den 1 bis 8, insbesondere in den 1 bis 4,
ist eine Hydroformungsvorrichtung 1 gezeigt, mit der ein
Verfahren gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre praktisch ausgeführt wird.In the 1 to 8th , especially in the 1 to 4 , is a hydroforming device 1 shown with which a method according to a first embodiment of the present teachings is practiced.
Wie
aus der folgenden Beschreibung deutlich wird, wird die Erläuterung
mit Bezug auf einen Prozeß zum
Herstellen eines Kraftfahrzeug-Seitendachholms (siehe 37),
der als Beispiel der Endkomponente oder eines geformten Hohlprodukts
dient, gegeben.As will become apparent from the following description, the explanation will be made with reference to a process for manufacturing a motor vehicle side aft (See 37 ), which serves as an example of the end component or a shaped hollow product.
Wie
aus den 1 bis 4 hervorgeht,
umfaßt
die Hydroformungsvorrichtung 1 im allgemeinen eine Hohlform 2,
die einen darin ausgebildeten Hohlraum 2a aufweist, zwei
Abdichtwerkzeuge 3, welche die beiden offenen Enden eines
röhrenförmigen Werkstücks W abdichten,
zwei Unterstützungselemente 4,
welche die beiden Endabschnitte des röhrenförmigen Werkstücks W stabil
unterstützen,
wobei ein Hauptabschnitt des röhrenförmigen Werkstücks W in
den Hohlraum 2a der Hohlform 2 eingesetzt ist,
zwei Beschickungsrohre 5, die in einem Innenraum Wa des
röhrenförmigen Werkstücks W, dessen
Enden durch die Abdichtwerkzeuge 3 abgedichtet sind, ein
Hydraulikfluid liefern und aus diesem absaugen, sowie einen Stempel 6,
der das röhrenförmige Werkstück W im
Hohlraum 2a der Hohlform 2 preßt. Während des Pressens des röhrenförmigen Werkstücks W durch
den Stempel 6 wird der Innenraum Wa des Werkstücks W mit
dem Hydraulikfluid, das mit einem Druck P beaufschlagt ist, gefüllt gehalten.
Zum Pressen des Stempels 6 gegen das Werkstück W ist
mit dem Stempel 6 ein Stößel R verbunden, der sich von
einem Hydraulikaktuator erstreckt.Like from the 1 to 4 shows, includes the hydroforming device 1 generally a mold 2 having a cavity formed therein 2a has two sealing tools three which seal the two open ends of a tubular workpiece W, two support elements 4 which stably support the two end portions of the tubular workpiece W, wherein a main portion of the tubular workpiece W enters the cavity 2a the mold 2 is inserted, two feed tubes 5 located in an interior Wa of the tubular workpiece W, the ends of which through the sealing tools three are sealed, supply a hydraulic fluid and aspirated from this, as well as a stamp 6 containing the tubular workpiece W in the cavity 2a the mold 2 presses. During the pressing of the tubular workpiece W by the punch 6 is the interior Wa of the workpiece W with the hydraulic fluid, which is acted upon by a pressure P, kept filled. For pressing the stamp 6 against the workpiece W is with the punch 6 a plunger R connected extending from a hydraulic actuator.
Wie
aus 4 hervorgeht, ist der Hohlraum 2a der
Hohlform 2 durch zwei einander zugewandte vertikale Wände 2b,
eine Bodenwand 2c und zwei schräge Wände 2d, die sich jeweils
zwischen der Bodenwand 2c und einer vertikalen Wand 2b erstrecken,
definiert. Der Stempel 6 ist so beschaffen, daß sie sich
im Hohlraum 2a der Hohlform 2 aufwärts und
abwärts
bewegt. Der Stempel 6 umfaßt eine Werkstückpreß-Hauptfläche 6a und
zwei vorstehende Seitenflächen 6b,
die sich an den seitlichen Enden der Hauptfläche 6a befinden. Wie gezeigt
ist, ist jede vorstehende Seitenfläche 6b zur vertikalen
Wand 2b der Hohlform 2 im wesentlichen senkrecht.How out 4 shows, is the cavity 2a the mold 2 by two vertical walls facing each other 2 B , a bottom wall 2c and two sloping walls 2d , each one between the bottom wall 2c and a vertical wall 2 B extend, defined. The Stamp 6 is designed to be in the cavity 2a the mold 2 moved up and down. The Stamp 6 includes a Werkstückpreß main surface 6a and two protruding side surfaces 6b , which are located at the lateral ends of the main surface 6a are located. As shown, each protruding side surface is 6b to the vertical wall 2 B the mold 2 essentially perpendicular.
Für die Herstellung
des Kraftfahrzeug-Seitendachholms aus dem röhrenförmigen Werkstück W unter Verwendung
der obenbeschriebenen Hydroformungsvorrichtung 1 werden
die folgenden Schritte ausgeführt.For the production of the automotive side roof pillar from the tubular workpiece W using the above-described hydroforming device 1 The following steps are performed.
Zunächst wird
das röhrenförmige Werkstück W in
den Hohlraum 2a der Hohlform 2 eingesetzt und durch
die Unterstützungselemente 4 stabil
gehalten. Das röhrenförmige Werkstück W besitzt
eine Wanddicke von ungefähr
2,2 mm. Genauer ist das Werkstück
W aus Stahl des 370 MPa-Typs, d. h. aus einem Kohlenstoffstahl STKM11A,
der durch die japanische Industrienorm JIS G 3445 spezifiziert ist,
hergestellt. Anschließend
werden die Abdichtwerkzeuge 3 in die offenen Enden des
röhrenförmigen Werkstücks W eingesetzt,
um dieses abzudichten. Anschließend
wird ein Hydraulikfluid in den Innenraum Wa des Werkstücks W über Beschickungsrohre 5 eingeleitet,
wobei der Innenraum des Werkstücks
W auf einem gegebenen Druck P, der beispielsweise 50 MPa beträgt, gehalten
wird. Der Druck P bleibt unterhalb eines Wertes, der eine Ausdehnung oder
Ausbauchung des Werkstücks
W bewirken würde.First, the tubular workpiece W becomes the cavity 2a the mold 2 inserted and through the support elements 4 kept stable. The tubular workpiece W has a wall thickness of about 2.2 mm. More specifically, the workpiece W is made of steel of the 370 MPa type, that is, made of a carbon steel STKM11A specified by the Japanese Industrial Standard JIS G 3445. Subsequently, the sealing tools three inserted into the open ends of the tubular workpiece W to seal it. Subsequently, a hydraulic fluid in the interior Wa of the workpiece W via feed pipes 5 introduced, wherein the interior of the workpiece W at a given pressure P, which is for example 50 MPa, is maintained. The pressure P remains below a value that would cause expansion or bulging of the workpiece W.
Anschließend wird,
wie in den 1 und 2 gezeigt
ist, bei auf 50 MPa gehaltenem Innendruck P der Stempel 6 in
den Hohlraum 2a der Hohlform 2 abgesenkt, um das
röhrenförmige Werkstück W mit
der Werkstückpreß-Hauptfläche (Arbeitsfläche) 6a zu
pressen. Durch diese Schritte wird der Kraftfahrzeug-Seitendachholm S
hergestellt, der einen abgeflachten, sechseckigen Querschnitt aufweist,
wie aus 5 hervorgeht.Subsequently, as in the 1 and 2 is shown, with held at 50 MPa internal pressure P, the stamp 6 in the cavity 2a the mold 2 lowered to the tubular workpiece W with the Werkstückpreß main surface (work surface) 6a to squeeze. Through these steps, the motor vehicle side roof spar S is manufactured, which has a flattened, hexagonal cross section, as seen from 5 evident.
Wie
aus 5 hervorgeht, besitzt der abgeflachte, sechseckige
Querschnitt des in dieser Weise hergestellten Seitendachholms eine
Umfangslänge,
die kleiner als diejenige des röhrenförmigen Werkstücks W ist.
Hingegen ist die Dicke des hergestellten Seitendachholms größer als
diejenige eines entsprechenden Abschnitts des röhrenförmigen Werkstücks W mit
Ausnahme einer Bodenwand Sc des Holms und ihres angrenzenden Abschnitts.
Das heißt,
wie aus 5 hervorgeht, durch Anwenden
des Hydroformungsprozesses der vorliegenden technischen Lehre auf
das Werkstück
W nimmt die Dicke jeder vertikalen Wand Sb des Holms um ungefähr 9 % zu,
nimmt die Dicke jedes Eckabschnitts Se, der zwischen der vertikalen
Wand Sb und einer horizontalen oberen Wand Sa definiert ist, um
mehr als 25 % zu und nimmt selbst die Dicke jedes abgerundeten Abschnitts
Sf, der zwischen der vertikalen Wand Sb und der schrägen Wand
Sd definiert ist, leicht zu.How out 5 As is apparent, the flattened hexagonal cross section of the side roof spar manufactured in this manner has a circumferential length smaller than that of the tubular workpiece W. On the other hand, the thickness of the manufactured side roof spar is larger than that of a corresponding portion of the tubular workpiece W except for a bottom wall Sc of the spar and its adjacent portion. That is how out 5 by applying the hydroforming process of According to the present invention, when the thickness of each vertical wall Sb of the beam increases by about 9%, the thickness of each corner portion Se defined between the vertical wall Sb and a horizontal top wall Sa increases by more than 25% and even easily increases the thickness of each rounded portion Sf defined between the vertical wall Sb and the inclined wall Sd.
Weiterhin
wird unter Verwendung der obengenannten Hydroformungsvorrichtung 1 ein
im wesentlichen übereinstimmender
Hydroformungsprozeß auf
ein röhrenförmiges Werkstück ausgeübt, das
aus Stahl des 590 MPa-Typs hergestellt ist und eine Wanddicke von
ungefähr
2,0 mm aufweist. Auch in diesem Fall zeigt jeder abgerundete Abschnitt
Sf, der zwischen der vertikalen Wand Sb und der schrägen Wand
Sd definiert ist, eine bestimmte Dickenzunahme. Diese Tatsache offenbart,
daß selbst
ein Rohr mit einem weniger gut schmiedbaren Stahl als Werkstück für den Hydroformungsprozeß der vorliegenden
technischen Lehre verwendet werden kann.Further, by using the above-mentioned hydroforming apparatus 1 a substantially consistent hydroforming process is applied to a tubular workpiece made of steel of the 590 MPa type and having a wall thickness of about 2.0 mm. Also in this case, each rounded portion Sf defined between the vertical wall Sb and the inclined wall Sd exhibits a certain increase in thickness. This fact reveals that even a tube with less forgeable steel than the workpiece can be used for the hydroforming process of the present teachings.
Für die Untersuchung
der mechanischen Festigkeit des so hergestellten Seitendachholms
wurde eine Prüfung
ausgeführt.
Wie aus 6 hervorgeht, wurde ein längliches
Prüfteil
S' vom Holm S abgeschnitten, außerdem wurden
zwei I-förmige Stahlblöcke 7 mit
den entsprechenden Enden des Prüfteils
S' verschweißt, um eine
längliche
Prüfteileinheit
zu schaffen. Die längliche
Prüfteileinheit
wurde auf zwei Halterungen 8 gesetzt, die um 500 mm beabstandet
waren. Dann wurde die Mitte der Prüfteileinheit durch einen abgerundeten Schieber 9 des
Typs R50 nach unten gepreßt.
Das heißt,
daß auf
die Mitte der Prüfteileinheit
eine Last ausgeübt
wurde, die durch den abgerundeten Kopf des Schiebers 9 allmählich erhöht wurde.A test was carried out to investigate the mechanical strength of the side roof spar produced in this way. How out 6 an elongate test piece S 'was cut from the spar S, and two I-shaped steel blocks were also cut 7 welded to the respective ends of the test piece S 'to provide an elongate test piece unit. The elongate test piece unit was mounted on two holders 8th set apart by 500 mm. Then the center of the Prüfteileinheit was through a rounded slide 9 of type R50 pressed down. That is, a load has been applied to the center of the test piece unit through the rounded head of the slider 9 gradually increased.
7 ist
ein Graph, der die Prüfergebnisse
anhand einer Beziehung zwischen der durch den abgerundeten Schieber 9 ausgeübten Last
und dem Hub des Schiebers 9 zeigt. Zum Vergleich wurde
eine ähnliche Prüfung auf
ein Referenz-Prüfteil ausgeübt, das
keine Dickenzunahme zeigte. Wie aus dem Graphen hervorgeht, zeigte
das Prüfteil
S', das gemäß der vorliegenden
technischen Lehre hergestellt wurde, eine maximale Biegesteifigkeit
(d. h. ungefähr
41,2 · 103 N), die um ungefähr 64 % größer als diejenige (d. h. ungefähr 25,5 · 103 N) des Referenz-Prüfteils war. Andere Prüfungen haben
ergeben, daß bei
einer Zunahme der Dicke der vertikalen Wände Sb um über 3 % die mechanische Festigkeit
einen zufriedenstellenden Wert zeigte, wie aus 8 hervorgeht. 7 is a graph showing the test results based on a relationship between through the rounded slider 9 applied load and the stroke of the slider 9 shows. For comparison, a similar test was performed on a reference test piece which showed no increase in thickness. As can be seen from the graph, the test piece S 'produced in accordance with the present teachings showed a maximum bending stiffness (ie, about 41.2 x 10 3 N) greater by about 64% than that (ie, about 25.5%) · 10 3 N) of the reference test piece. Other tests have shown that with an increase in the thickness of the vertical walls Sb by more than 3%, the mechanical strength showed a satisfactory value, such as 8th evident.
In 9 ist
schematisch eine Hohlform 22 gezeigt, die in einer Hydroformungsvorrichtung 21 verwendet
wurde, mit der ein Verfahren gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre ausgeführt wird.In 9 is schematically a mold 22 shown in a hydroforming device 21 was used, with which a method according to a second embodiment of the present technical teaching is carried out.
Wie
aus der Zeichnung hervorgeht, ist die Hohlform 22 mit einem
axial verlaufenden gestuften Abschnitt 22g zwischen jeder
vertikalen Wand 22b und der angrenzenden schrägen Wand 22d versehen.
Vorzugsweise ist die Größe des gestuften
Abschnitts 22g kleiner als die Dicke des röhrenförmigen Werkstücks W und
größer als
ein Zehntel (d. h. 1/10) der Dicke des Werkstücks W. Mit dem Bezugszeichen 22a ist
ein durch die Hohlform 22 definierter Hohlraum bezeichnet.
Mehrere Prüfungen
haben ergeben, daß das
Vorhandensein eines solchen gestuften Abschnitts 22g die
Möglichkeit
der Erzeugung unerwünschter
Knicke des röhrenförmigen Werkstücks W während des
Formungsprozesses verringert. Ferner haben die Prüfungen ergeben,
daß das
Vorhandensein der gestuften Abschnitte 22g die Hublänge des
Stempels sicher reduziert.As is apparent from the drawing, the mold is hollow 22 with an axially extending stepped portion 22g between each vertical wall 22b and the adjacent sloping wall 22d Mistake. Preferably, the size of the stepped portion 22g smaller than the thickness of the tubular workpiece W and greater than one-tenth (ie 1/10) of the thickness of the workpiece W. The reference numeral 22a is a through the mold 22 defined cavity referred to. Several tests have revealed that the presence of such a stepped section 22g reduces the possibility of creating undesirable kinks of the tubular workpiece W during the molding process. Further, the tests have revealed that the presence of the stepped sections 22g safely reduces the stroke length of the stamp.
In
den 10 und 11, vor
allem in 10, ist eine Hohlform 32 teilweise
und im Schnitt gezeigt, die in einer Hydroformungsvorrichtung 31 verwendet
wird, mit der ein Verfahren gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre ausgeführt wird.In the 10 and 11 , especially in 10 , is a mold 32 partially and in section shown in a hydroforming device 31 is used, with which a method according to a third embodiment of the present technical teaching is carried out.
Wie
aus 10 hervorgeht, ist in dieser Hohlform 32 zwischen
jeder vertikalen Wand 32b und der entsprechenden schrägen Wand 32d eine
zusätzliche
schräge
Wand 32g ausgebildet, die zur vertikalen Wand 32b einen
Winkel Θ bildet.
Der Winkel Θ liegt
vorzugsweise im Bereich von 0 bis 45°. Mit dem Bezugszeichen 32a ist
ein durch die Hohlform 32 definierter Hohlraum bezeichnet.
Prüfungen
haben ergeben, daß aufgrund des
Vorhandenseins der zusätzlichen
schrägen
Wände 32g die
Reibung, die zwischen der Wand der Hohlform 32 und dem
Stempel 6 unvermeidlich auftritt, verringert werden kann,
und daß die
Preßlast,
die durch den Stempel 6 ausgeübt wird, auf die gesamte Konstruktion
des Werkstücks
W übertragen
wird.How out 10 shows is in this mold 32 between each vertical wall 32b and the corresponding sloping wall 32d an additional sloping wall 32g formed facing the vertical wall 32b forms an angle Θ. The angle Θ is preferably in the range of 0 to 45 °. With the reference number 32a is a through the mold 32 defined cavity referred to. Tests have shown that due to the presence of the additional sloping walls 32g the friction between the wall of the mold 32 and the stamp 6 inevitably occurs, can be reduced, and that the pressing load by the punch 6 is transmitted to the entire construction of the workpiece W is transmitted.
Um
einen erwünschten
Wert für
den Winkel Θ für den Fall
zu ermitteln, in dem der Hydroformungsprozeß die Umfangslänge des
röhrenförmigen Werkstücks W um
3 % verringert, wurde eine Prüfung
ausgeführt. In
dieser Prüfung
wurden viele röhrenförmige Werkstücke dem
Hydroformungsprozeß unterworfen,
in dem viele Hohlformen 32 mit unterschiedlichen Werten
des Winkels Θ verwendet
wurden, wobei die Zunahmerate der Dicke der vertikalen Wand Sb jedes
Produkts (d. h. des Seitendachholms ) gemessen wurde.In order to obtain a desired value for the angle Θ in the case where the hydroforming process reduces the circumferential length of the tubular workpiece W by 3%, a test was carried out. In this test, many tubular workpieces were subjected to the hydroforming process, in which many mold cavities 32 were used with different values of the angle Θ, wherein the rate of increase of the thickness of the vertical wall Sb of each product (ie, the side roof spar) was measured.
Das
Prüfergebnis
ist in 11 dargestellt. Wie aus diesem
Graphen hervorgeht, war die Zunahmerate der Dicke der vertikalen
Wand Sb des Produkts S geringer als 3 %, wenn der Winkel Θ den Wert
von ungefähr 50° überschritten
hat.The test result is in 11 shown. As is apparent from this graph, the increase rate of the thickness of the vertical wall Sb of the product S was less than 3% when the angle Θ exceeded the value of about 50 °.
In
den 12 und 13 ist
eine Hydroformungsvorrichtung 41 schematisch gezeigt, mit
der ein Verfahren gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre ausgeführt wurde. Diese Formungsvorrichtung 41 war
so entworfen, daß mit
ihr ein hydrogeformtes Produkt SA mit einem rechtwinkligen Querschnitt
hergestellt werden konnte, wie in 14 gezeigt
ist.In the 12 and 13 is a hydroforming device 41 schematically shown, with which a method according to a fourth embodiment of the present technical teaching has been carried out. This shaping device 41 was designed so that it could be used to produce a hydroformed product SA having a rectangular cross section as in 14 is shown.
In
dieser vierten Ausführungsform
wurden zwei Stempel 46 verwendet, die so angeordnet waren,
daß sie
sich in einem in einer Hohlform 42 ausgebildeten Hohlraum 42a aufeinander
zu und voneinander weg bewegen konnten. Zwei Abdichtwerkzeuge 3,
zwei Unterstützungselemente 4 und
zwei Beschickungsrohre 5 waren in ungefähr der gleichen Weise wie in
dem obenbeschriebenen Fall der ersten Ausführungsform 1 nach 1 und 2 angeordnet.In this fourth embodiment, two punches were used 46 used, which were arranged so that they are in one in a mold 42 trained cavity 42a could move towards and away from each other. Two sealing tools three , two support elements 4 and two feed tubes 5 were detected in approximately the same manner as in the above-described case of the first embodiment 1 1 and 2 arranged.
Um
das Produkt SA herzustellen, wurde ein röhrenförmiges Werkstück W vorbereitet.
Das röhrenförmige Werkstück W stimmte
mit dem Werkstück
W, das in der obenerwähnten
ersten Ausführungsform
verwendet wurde, im wesentlichen überein. Das röhrenförmige Werkstück W wurde
in den Hohlraum 42a eingesetzt und durch die Unterstützungselemente 4 stabil
gehalten. Dann wurden die Abdichtwerkzeuge 3 in die offenen Enden
des röhrenförmigen Werkstücks W eingesetzt,
um dieses abzudichten. Anschließend
wurde Hydraulikfluid durch die Beschickungsrohre 5 in den
Innenraum Wa des Werkstücks
W eingeleitet, wobei der Innenraum des Werkstücks W auf einem gegebenen Druck
von 50 MPa gehalten wurde.To produce the product SA, a tubular workpiece W was prepared. The tubular workpiece W substantially coincided with the workpiece W used in the above-mentioned first embodiment. The tubular workpiece W was placed in the cavity 42a inserted and through the support elements 4 kept stable. Then the sealing tools became three inserted into the open ends of the tubular workpiece W to seal it. Subsequently, hydraulic fluid was introduced through the feed pipes 5 introduced into the interior Wa of the workpiece W with the interior of the workpiece W maintained at a given pressure of 50 MPa.
Dann
wurden bei konstant gehaltenem Innendruck die beiden Stempel 46 aufeinander
zu bewegt, wie in 13 gezeigt ist, um das röhrenförmige Werkstück W von
beiden Seiten zu pressen. Durch diese Schritte wurde das inThen the two punches were kept at constant internal pressure 46 moving towards each other, as in 13 is shown to press the tubular workpiece W from both sides. Through these steps, the in
14 gezeigte
Produkt SA erhalten, das einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist. 14 obtained product SA, which has a rectangular cross-section.
Wie
aus 14 hervorgeht, besaß das Produkt SA eine Umfangslänge, die
kleiner als diejenige des röhrenförmigen Werkstücks W ist.
Hingegen war die Dicke jeder vertikalen Wand SAb größer als
diejenige eines entsprechenden Abschnitts des röhrenförmigen Werkstücks W. Tatsächlich war
die Dicke jeder vertikalen Wand SAb viel größer als diejenige der vertikalen
Wand Sb des Produkts S, das in der obenerwähnten ersten Ausführungsform
hergestellt wird. Genauer war die Dicke jeder vertikalen Wand SAb
um ungefähr
20 % erhöht.
Weiterhin wurde keine Dickenverringerung an den vier Ecken SAe festgestellt.
Das heißt,
daß die
Dicke jeder Ecke SAe um ungefähr
30 % erhöht
war.How out 14 As is apparent, the product SA had a circumferential length smaller than that of the tubular workpiece W. On the other hand, the thickness of each vertical wall SAb was larger than that of a corresponding portion of the tubular workpiece W. In fact, the thickness of each vertical wall SAb was much larger than that of the vertical wall Sb of the product S produced in the above-mentioned first embodiment. Specifically, the thickness of each vertical wall SAb was increased by about 20%. Furthermore, no reduction in thickness was found at the four corners SAe. That is, the thickness of each corner SAe was increased by about 30%.
Darüber hinaus
wurde der im wesentlichen gleiche Hydroformungsprozeß auf ein
röhrenförmiges Werkstück W angewendet,
das aus Stahl des 590 MPa-Typs hergestellt war und eine Wanddicke
von ungefähr 2,0
mm besaß.
Auch in diesem Fall wurde eine ausreichende Dickenzunahme des Produkts
festgestellt. Diese Tatsache offenbart, daß selbst ein Rohr aus einem
weniger gut schmiedbaren Stahl als Werkstück für den Hydroformungsprozeß der vorliegenden
technischen Lehre verwendet werden kann.Furthermore
was the substantially same hydroforming process on a
tubular workpiece W applied,
made of steel of the 590 MPa type and a wall thickness
from about 2.0
mm possessed.
Also in this case was a sufficient increase in thickness of the product
detected. This fact reveals that even a tube of one
less forgeable steel than the workpiece for the hydroforming process of the present invention
technical teaching can be used.
In 15 ist
schematisch eine Hydroformungsvorrichtung 51 gezeigt, mit
der ein Verfahren gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre ausgeführt wird.In 15 is schematically a hydroforming device 51 with which a method according to a fifth embodiment of the present technical teaching is carried out.
Ähnlich wie
bei der Vorrichtung 1 gemäß der obenerwähnten ersten
Ausführungsform
umfaßt
die Hydroformungsvorrichtung 51 gemäß dieser fünften Ausführungsform allgemein eine Hohlform 53 und
einen Stempel 52. Die Hohlform 53 besitzt einen
im allgemeinen U-förmigen
Querschnitt und einen darin ausgebildeten Hohlraum 53a.
Der Stempel 52 ist mit einem Stößel R (siehe 3)
eines hydraulischen Aktuators verbunden, so daß der Stempel 52 im
Hohlraum 53a der Hohlform 53 aufwärts und
abwärts
bewegt werden kann.Similar to the device 1 According to the above-mentioned first embodiment, the hydroforming apparatus comprises 51 according to this fifth embodiment generally a mold 53 and a stamp 52 , The mold 53 has a generally U-shaped cross-section and a cavity formed therein 53a , The Stamp 52 is with a ram R (see three ) connected to a hydraulic actuator, so that the punch 52 in the cavity 53a the mold 53 can be moved up and down.
Wie
in der Zeichnung gezeigt ist, ist der Stempel 52 an den
seitlichen Enden dessen Hauptarbeitsfläche 52a mit entsprechenden
Vorsprüngen 52b versehen,
die in den Hohlraum 53a vorstehen. Jeder Vorsprung 52b besitzt
einen dreieckigen Querschnitt und eine schräge Arbeitsfläche 52c,
die dem Hohlraum 53a zugewandt ist. Weiterhin besitzt jeder
Vorsprung 52b eine abgerundete Vorderkante. Vorzugsweise
ist der Krümmungsradius
der abgerundeten Kante ungefähr
gleich der halben Dicke eines röhrenförmigen Werkstücks W. In
der gezeigten Ausführungsform
beträgt
der Krümmungsradius
ungefähr
1 mm.As shown in the drawing, the stamp is 52 at the lateral ends of its main working surface 52a with corresponding projections 52b provided in the cavity 53a protrude. Every lead 52b has a triangular cross-section and a sloping work surface 52c that the cavity 53a is facing. Furthermore, each projection has 52b a rounded front edge. Preferably, the radius of curvature of the rounded edge is approximately equal to half the thickness of a tubular workpiece W. In the embodiment shown, the radius of curvature is approximately 1 mm.
Um
die gewünschte
Gestalt des Stempels 52 zu ermitteln, mit der ein zufriedenstellendes
Hohlprodukt M1 aus dem röhrenförmigen Werkstück W hergestellt
werden soll, wurden vier Stempel 52 vorbereitet. Die Vorsprünge 52b dieser
Stempel 52 besaßen
unterschiedliche Formen. Das heißt, daß die Länge L der schrägen Arbeitsfläche 52c und
der Winkel α,
der durch die schräge
Arbeitsfläche 52c relativ
zu einer vertikalen Wand 53b der Hohlform 53 definiert
ist, in den vier Stempeln 52 unterschiedlich waren.To the desired shape of the stamp 52 to determine with which a satisfactory hollow product M1 is to be made from the tubular workpiece W, four punches 52 prepared. The projections 52b this stamp 52 had different shapes. That is, the length L of the inclined work surface 52c and the angle α, passing through the sloping work surface 52c relative to a vertical wall 53b the mold 53 is defined in the four stamps 52 were different.
Durch
die folgenden Schritte des Hydroformungsprozesses, in dem die vier
Stempel 52 verwendet wurden, wurden aus entsprechenden
röhrenförmigen Werkstücken W vier
Produkte M1 hergestellt.Through the following steps of the hydroforming process, in which the four punches 52 were used, from corresponding tubular workpieces W four products M1 were produced.
Zunächst wurde
jedes röhrenförmige Werkstück W in
den Hohlraum 53a der Hohlform 53 eingesetzt und
stabil gehalten. Jedes röhrenförmige Werkstück W war
aus Stahl des 370 MPa-Typs mit einem Durchmesser von 101,6 mm und
einer Dicke von 2,0 mm hergestellt. Dann wurde der Innenraum des
röhrenförmigen Werkstücks W mit
einem Hydraulikfluid gefüllt
und auf einem Druck von 20 MPa gehalten. Anschließend wurde der
Stempel 52 in den Hohlraum 53a abgesenkt, um das
röhrenförmige Werkstück W zu
pressen. Durch diese Schritte wurden die vier Produkte M1 geschaffen,
wovon jedes einen abgeflachten, achteckigen Querschnitt besaß, wie aus
der Zeichnung ersichtlich ist. In diesen vier Produkten M1 wurde
die Dicke der beiden schrägen oberen
Abschnitte M1a gemessen, um eine Dickenänderung der Abschnitte M1a
aufgrund des Hydroformungsprozesses zu untersuchen. Die beiden abgeschrägten oberen
Abschnitte M1a wurden hauptsächlich durch
die Vorsprünge 52b des
Stempels 52 geformt.First, each tubular workpiece W was placed in the cavity 53a the mold 53 used and kept stable. Each tubular workpiece W was made of steel of 370 MPa type with a diameter of 101.6 mm and a thickness of 2.0 mm. Then, the interior of the tubular workpiece W was filled with a hydraulic fluid and maintained at a pressure of 20 MPa. Subsequently, the stamp became 52 in the cavity 53a lowered to press the tubular workpiece W. Through these steps, the four products M1 were created, each of which had a flattened, octagonal cross section, as shown in the drawing. In these four products M1, the thickness of the two inclined upper portions M1a was measured to examine a change in thickness of the portions M1a due to the hydroforming process. The two beveled upper portions M1a were mainly formed by the projections 52b of the stamp 52 shaped.
Das
Ergebnis der Untersuchung ist in Tabelle 1 gezeigt. Wie aus Tabelle
1 hervorgeht, nahm bei Verwendung des ersten Stempels 52 (d.
h. α = 141°, D = 5,0)
die Dicke jedes schrägen
oberen Abschnitts M1a um 3 % zu, bei Verwendung des zweiten Stempels 52 (d.
h. α = 153°, D = 5,6)
nahm die Dicke des Abschnitts M1a um 15 % zu und bei Verwendung
des dritten Stempels 52 (d. h. α = 153°, D = 6,7) nahm die Dicke des Abschnitts
M1a um 10 % zu. Im Fall der ersten, der zweiten und der dritten
Stempel 52 wurde ferner festgestellt, daß bei einer
Zunahme des Preßhubs
des Stempels 52 die Umfangslänge des Produkts M1 abnahm
und die Dicke jedes schrägen
oberen Abschnitts M1a zunahm. Als hingegen der vierte Stempel 52 (d.
h. α = 124°, D = 9,0)
verwendet wurde, zeigten die schrägen oberen Abschnitte M1a des
Produkts M1 Falten. Das heißt, daß im Fall
dieses vierten Stempels 52 bei einer Zunahme des Preßhubs des
Stempels 52 an den beiden schrägen oberen Abschnitten M1a
des Produkts M1 allmählich
Falten auftraten.The result of the study is shown in Table 1. As shown in Table 1, using the first punch increased 52 (ie α = 141 °, D = 5.0) the thickness of each inclined upper portion M1a by 3%, when using the second punch 52 (ie α = 153 °, D = 5.6), the thickness of portion M1a increased by 15% and using the third punch 52 (ie α = 153 °, D = 6.7), the thickness of section M1a increased by 10%. In the case of the first, the second and the third stamp 52 It has also been found that as the press stroke of the punch increases 52 the circumferential length of the product M1 decreased and the thickness of each inclined upper portion M1a increased. As opposed to the fourth stamp 52 (ie α = 124 °, D = 9.0), the inclined upper portions M1a of the product M1 showed wrinkles. That is, in the case of this fourth punch 52 with an increase in the pressing stroke of the punch 52 at the two oblique upper portions M1a of the product M1 gradually wrinkles occurred.
Tabelle
1 Table 1
16 ist
ein Graph zur Erläuterung
der Ergebnisse im Fall der Verwendung des zweiten Stempels 52 (d.
h. α = 153°, D = 5,6).
In dem Graphen ist die Dickenzunahmenrate der schrägen oberen
Abschnitte M1a gegen den Preßhub
des zweiten Stempels 52 aufgetragen. Wie aus dem Graphen
hervorgeht, nimmt bei einer Zunahme des Preßhubs des zweiten Stempels 52 die
Dicke der beiden schrägen
oberen Abschnitte M1a zu, gleichzeitig nimmt die Dicke der beiden
vertikalen Wandabschnitte M1b (siehe 15) des
Produkts M1 zu. Die beiden vertikalen Wandabschnitte M1b wurden
hauptsächlich
durch die vertikalen Wände 53b der
Hohlform 53 geformt. Wie ersichtlich ist, steigt die Dickenzunahmerate
der schrägen
oberen Abschnitte M1a im Vergleich zu derjenigen der vertikalen
Wandabschnitte M1b stark an, wenn der Preßhub des Stempels 52 den Wert
von 20 mm übersteigt.
Das heißt,
daß ausschließlich die
Dicke der Wandabschnitte M1a, die hauptsächlich durch die Vorsprünge 52d des
Stempels 52 geformt werden, zunimmt. 16 Fig. 12 is a graph for explaining the results in the case of using the second punch 52 (ie α = 153 °, D = 5.6). In the graph, the thickness increment rate of the oblique upper portions M1a is against the pressing stroke of the second punch 52 applied. As is apparent from the graph, as the press stroke of the second punch increases, it decreases 52 the thickness of the two inclined upper portions M1a, at the same time, the thickness of the two vertical wall portions M1b (see 15 ) of the product M1. The two vertical wall sections M1b were mainly through the vertical walls 53b the mold 53 shaped. As can be seen, the rate of increase in the thickness of the inclined upper portions M1a greatly increases as compared with that of the vertical wall portions M1b when the pressing stroke of the punch 52 exceeds the value of 20 mm. That is, only the thickness of the wall portions M1a, mainly by the projections 52d of the stamp 52 be formed, increases.
In 17 ist
schematisch eine Hydroformungsvorrichtung 61 gezeigt, mit
der ein Verfahren gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre ausgeführt wird.In 17 is schematically a hydroforming device 61 2, with which a method according to a sixth embodiment of the present technical teaching is carried out.
Wie
gezeigt, umfaßt
die Vorrichtung 61 dieser Ausführungsform im allgemeinen eine
Hohlform 64 und zwei Stempel 62 und 63,
die so angeordnet sind, daß sie
sich in einem Hohlraum 64a der Hohlform 64 aufeinander
zu und voneinander weg bewegen. Obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt,
werden die beiden Stempel 62 und 63 durch einen
hydraulischen Aktuator angetrieben.As shown, the device comprises 61 this embodiment generally a hollow shape 64 and two stamps 62 and 63 which are arranged so that they are in a cavity 64a the mold 64 move towards and away from each other. Although not shown in the drawing, the two stamps 62 and 63 driven by a hydraulic actuator.
Der
Stempel 62 ist an den seitlichen Enden ihrer Hauptarbeitsfläche 62a mit
entsprechenden Vorsprüngen 62b versehen,
die in den Hohlraum 64a vorstehen. Jeder Vorsprung 62b besitzt
einen dreieckigen Querschnitt und eine schräge Arbeitsfläche 62c,
die dem Hohlraum 64a zugewandt ist. Die Länge L1 der schrägen Arbeitsfläche 62c beträgt 11,2
mm, ferner beträgt
der Winkel α1,
der durch die schräge
Arbeitsfläche 62c relativ
zu einer vertikalen Wand 64b der Hohlform 64 definiert
ist, 153°.The Stamp 62 is at the lateral ends of their main work surface 62a with corresponding projections 62b provided in the cavity 64a protrude. Every lead 62b has a triangular cross-section and a sloping work surface 62c that the cavity 64a is facing. The length L1 of the sloping work surface 62c is 11.2 mm, also the angle α1, the angle through the working surface 62c relative to a vertical wall 64b the mold 64 is defined, 153 °.
Der
andere Stempel 63 ist an den seitlichen Enden ihrer Hauptarbeitsfläche 63a mit
entsprechenden Vorsprüngen 63b versehen,
die in den Hohlraum 64a vorstehen. Jeder Vorsprung 63b besitzt
einen dreieckigen Querschnitt und eine schräge Arbeitsfläche 63c.
Die Länge
L2 der schrägen
Arbeitsfläche 63c beträgt 11,2 mm,
während
der Winkel α2,
der durch die schräge
Arbeitsfläche 63c relativ
zu der vertikalen Wand 64b der Hohlform 64 definiert
ist, 117° beträgt.The other stamp 63 is at the lateral ends of their main work surface 63a with corresponding projections 63b provided in the cavity 64a protrude. Every lead 63b has a triangular cross-section and a sloping work surface 63c , The length L2 of the sloping work surface 63c is 11.2 mm, while the angle α2, by the oblique working surface 63c relative to the vertical wall 64b the mold 64 is defined, 117 °.
Ein
röhrenförmiges Werkstück W wurde
unter Verwendung der Hydroformungsvorrichtung 61 einem Hydroformungsprozeß unterworfen.
Das Werkstück
W war das gleiche wie jenes, das in der obenerwähnten fünften Ausführungsform verwendet wurde.
Das röhrenförmige Werkstück W wurde
in den Hohlraum 64a der Hohlform 64 eingesetzt
und stabil gehalten. Anschließend
wurde der Innenraum des Werkstücks
W mit einem Hydraulikfluid gefüllt
und auf einem bestimmten Druck gehalten, der keine freie Ausbauchung
des Werkstücks W
zur Folge hat. Dieser bestimmte Druck war niedriger als ein kritischer
Pegel, der aus der folgenden Gleichung berechnet wird: CL = t0 × Sy × 0,6 (1)wobei CL
der kritische Pegel (MPa) ist, t0 die Dicke des röhrenförmigen Werkstücks (mm)
ist und Sy die Umformfestigkeit (MPa) ist.A tubular workpiece W was formed using the hydroforming apparatus 61 subjected to a hydroforming process. The workpiece W was the same as that used in the above-mentioned fifth embodiment. The tubular workpiece W was placed in the cavity 64a the mold 64 used and kept stable. Subsequently, the interior of the workpiece W was filled with a hydraulic fluid and kept at a certain pressure, which has no free bulge of the workpiece W result. This particular pressure was lower than a critical level calculated from the following equation: CL = t0 × Sy × 0.6 (1) where CL is the critical level (MPa), t0 is the thickness of the tubular workpiece (mm) and Sy is the forming strength (MPa).
Anschließend wurden
die beiden Stempel 62 und 63 aufeinander zu bewegt,
um das röhrenförmige Werkstück W zu
pressen.Subsequently, the two stamps 62 and 63 moved toward each other to press the tubular workpiece W.
Durch
diese Schritte wurde ein Hohlprodukt M2 geschaffen, das einen abgeflachten
achteckigen Querschnitt besaß,
wie aus der Zeichnung ersichtlich ist.By
These steps were created a hollow product M2, which flattened
octagonal cross-section,
as can be seen from the drawing.
Die
Dicke der beiden schrägen
oberen Abschnitte M2a und diejenige der beiden schrägen unteren
Abschnitte M2b des Produkts M2 wurden gemessen, um die Dickenänderung
dieser Abschnitte M2a und M2b aufgrund des Hydroformungsprozesses
zu untersuchen.The
Thickness of the two oblique
upper portions M2a and those of the two oblique lower ones
Portions M2b of product M2 were measured to change the thickness
these sections M2a and M2b due to the hydroforming process
to investigate.
Das
Ergebnis der Untersuchung ist in Tabelle 2 gezeigt. Wie aus Tabelle
2 hervorgeht, nahm die Dicke der oberen schrägen Abschnitte M2a und diejenige
der unteren schrägen
Abschnitte M2b aufgrund des Hydroformungsprozesses unter Verwendung
der Hydroformungsvorrichtung 61 gemäß der sechsten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre um 10 % bzw. um 2 % zu. Genauer
nahm ausschließlich
die Dicke der Abschnitte M2a und M2b zu, die hauptsächlich durch
die Vorsprünge 62b und 63b der
oberen und unteren Stempel 62 geformt wurden. Darüber hinaus
wurde festgestellt, daß aufgrund
des Hydroformungsprozesses durch die Vorrichtung 61 die
Dicke der vertikalen Wände
M2c des Produkts M2 ebenfalls zunahm.The result of the investigation is shown in Table 2. As apparent from Table 2, the thickness of the upper inclined portions M2a and that of the lower inclined portions M2b increased due to the hydroforming process using the hydroforming apparatus 61 according to the sixth embodiment of the present teaching by 10% and 2%, respectively. Specifically, only the thickness of the portions M2a and M2b increased, mainly by the protrusions 62b and 63b the upper and lower punches 62 were formed. In addition, it has been found that due to the hydroforming process by the device 61 the thickness of the vertical walls M2c of the product M2 also increased.
Tabelle
2 Table 2
Da
die Dickenzunahme der spezifischen Abschnitte eine Werkstückhärtung dieser
Abschnitte zur Folge hat, wird die mechanische Festigkeit des Produkts
M2 aufgrund der Kombination aus der Dickenzunahme und der Werkstückhärtung erheblich
erhöht.Since the increase in thickness of the specific sections causes work hardening of these sections ge has significantly increased the mechanical strength of the product M2 due to the combination of the increase in thickness and the work hardening.
Falls
das so geschaffene Produkt M2 in die Hydroformungsvorrichtung 61,
genauer in den Hohlraum 64a so eingesetzt wird, daß die beiden
Wände M2c
dem oberen bzw. dem unteren Stempel 62 bzw. 63 zugewandt
sind, kann das Pressen des Produkts M2 durch die beiden Stempel 62 und 63 ein
Produkt M2 mit im allgemeinen quadratischem Querschnitt schaffen.
Ferner können
durch diesen Prozeß die
benachbarten Wände
des Produkts M2 unterschiedliche Dicken aufweisen.If so created product M2 in the hydroforming device 61 , more precisely in the cavity 64a is used so that the two walls M2c the upper and the lower punch 62 respectively. 63 may face the pressing of the product M2 by the two punches 62 and 63 to create a product M2 of generally square cross-section. Further, by this process, the adjacent walls of the product M2 may have different thicknesses.
In 18 ist
schematisch eine Hydroformungsvorrichtung 71 gezeigt, mit
der ein Verfahren gemäß einer
siebten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre ausgeführt werden kann.In 18 is schematically a hydroforming device 71 10, with which a method according to a seventh embodiment of the present technical teaching can be carried out.
Die
Vorrichtung 71 gemäß der siebten
Ausführungsform
stimmt im wesentlichen mit der Vorrichtung 51 gemäß der fünften Ausführungsform
nach 15 überein,
mit der Ausnahme, daß in
der siebten Ausführungsform
des Stempels 72 mit nur einem einzigen Vorsprung 72b versehen
ist. Das heißt,
daß der
Vorsprung 72b an einem seitlichen Ende der Hauptarbeitsfläche 72a des
Stempels 72 vorgesehen ist. Der Vorsprung 72b besitzt
einen dreieckigen Querschnitt und eine schräge Arbeitsfläche 72c.
Der Stempel 72 bewegt sich im Hohlraum 73a der
Hohlform 73. Die Länge
L der schrägen
Arbeitsfläche 72c beträgt 11,2
mm und der Winkel α,
der durch die schräge
Arbeitsfläche 72c relativ
zur vertikalen Wand 73d der Hohlform 73 definiert
ist, beträgt 153°.The device 71 according to the seventh embodiment is substantially consistent with the device 51 according to the fifth embodiment according to 15 with the exception that in the seventh embodiment of the stamp 72 with only a single lead 72b is provided. That means the lead 72b at one side end of the main work surface 72a of the stamp 72 is provided. The lead 72b has a triangular cross-section and a sloping work surface 72c , The Stamp 72 moves in the cavity 73a the mold 73 , The length L of the sloping work surface 72c is 11.2 mm and the angle α, by the oblique working surface 72c relative to the vertical wall 73d the mold 73 is defined as 153 °.
Ein
röhrenförmiges Werkstück W wurde
einem Hydroformungsprozeß unter
Verwendung der Hydroformungsvorrichtung 71 unterworfen.
Das Werkstück
W war das gleiche wie jenes, das in der obenerwähnten fünften Ausführungsform verwendet wurde.
Das Werkstück
W wurde in den Hohlraum 73a der Hohlform 73 eingesetzt
und stabil gehalten. Anschließend
wurde der Innenraum des Werkstücks
W mit einem Hydraulikfluid gefüllt
und auf einem Druck gehalten, der eine freie Ausbauchung des Werkstücks W nicht
wesentlich förderte. Anschließend wurde
der Stempel 72 abgesenkt, um das Werkstück W zu pressen. Durch diese
Schritte wurde ein Produkt M3 geschaffen, das einen abgeflachten,
siebeneckigen Querschnitt besaß.A tubular workpiece W was subjected to a hydroforming process using the hydroforming apparatus 71 subjected. The workpiece W was the same as that used in the above-mentioned fifth embodiment. The workpiece W was in the cavity 73a the mold 73 used and kept stable. Subsequently, the interior of the workpiece W was filled with a hydraulic fluid and maintained at a pressure that did not substantially promote a free bulge of the workpiece W. Subsequently, the stamp became 72 lowered to press the workpiece W. Through these steps, a product M3 was created which had a flattened, heptagonal cross-section.
Die
Dicke eines schrägen
oberen Abschnitts M3a des Produkts M3 wurde gemessen, um die Dickenänderung
dieses Abschnitts M3a aufgrund des Hydroformungsprozesses zu untersuchen.The
Thickness of an oblique
Upper portion M3a of product M3 was measured to change thickness
of this section M3a due to the hydroforming process.
Die
Ergebnisse der Untersuchung sind in Tabelle 3 gezeigt. Wie aus Tabelle
3 hervorgeht, nahm die Dicke des schrägen oberen Abschnitts M3a aufgrund
des Hydroformungsprozesses unter Verwendung der Hydroformungsvorrichtung 71 gemäß der siebten
Ausführungsform
um 10 % zu. Darüber
hinaus wurde festgestellt, daß aufgrund
des Hydroformungsprozesses mittels der Vorrichtung 71 die Dicke
der vertikalen Wände M3b
des Produkts M3 ebenfalls zunahm.The results of the study are shown in Table 3. As apparent from Table 3, the thickness of the inclined upper portion M3a increased due to the hydroforming process using the hydroforming apparatus 71 according to the seventh embodiment by 10%. In addition, it has been found that due to the hydroforming process by means of the device 71 the thickness of the vertical walls M3b of the product M3 also increased.
Tabelle
3 Table 3
In 19 ist
schematisch eine Hydroformungsvorrichtung 81 gezeigt, mit
der ein Verfahren gemäß einer
achten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre ausgeführt wird.In 19 is schematically a hydroforming device 81 with which a method according to an eighth embodiment of the present technical teaching is carried out.
Die
Vorrichtung 81 gemäß dieser
achten Ausführungsform
stimmt mit der Vorrichtung 61 der obenerwähnten sechsten
Ausführungsform
von 17 im wesentlichen überein, mit der Ausnahme, daß in der
achten Ausführungsform
die oberen und unteren Stempel 82 und 83 lediglich
mit einem einzigen Vorsprung 82b bzw. 83b ausgebildet
sind. Wie gezeigt, sind die Vorsprünge 82d und 83b in
bezug auf eine Mittelachse der Vorrichtung 81 auf gegenüberliegenden
Seiten angeordnet, ferner ist jeder Vorsprung 82b oder 83b an
einem seitlichen Ende der Hauptarbeitsfläche 82a oder 83a der
Stempel 82 bzw. 83 vorgesehen. Der Vorsprung 82b oder 83b besitzt
eine dreieckige Form und eine schräge Arbeitsfläche 82c bzw. 83c.
Der obere und untere Stempel 82 und 83 bewegen
sich im Hohlraum 84a der Hohlform 84 aufeinander
zu und voneinander weg. Die Länge
L1 der schrägen
Arbeitsfläche 82c des
oberen Stempels 82 beträgt
11,2 mm und der Winkel α1,
der durch die schräge
Arbeitsfläche 82b relativ
zur vertikalen Wand 84b der Hohlform 84 definiert
ist, beträgt
153°. Hingegen
beträgt
die Länge
L2 der schrägen
Arbeitsfläche 83c des
unteren Stempels 83 11,2 mm und beträgt der Winkel α2, der durch
die schräge
Arbeitsfläche 83c relativ
zur vertikalen Wand 84b der Hohlform 84 definiert
ist, 117°.The device 81 according to this eighth embodiment is consistent with the device 61 the above-mentioned sixth embodiment of 17 in essence, except that in the eighth embodiment, the upper and lower punches 82 and 83 only with a single lead 82b respectively. 83b are formed. As shown, the projections are 82d and 83b with respect to a central axis of the device 81 arranged on opposite sides, furthermore, each projection 82b or 83b at one side end of the main work surface 82a or 83a The Stamp 82 respectively. 83 intended. The lead 82b or 83b has a triangular shape and a sloping work surface 82c respectively. 83c , The upper and lower stamp 82 and 83 move in the cavity 84a the mold 84 towards and away from each other. The Length L1 of the inclined working surface 82c of the upper stamp 82 is 11.2 mm and the angle α1, by the oblique working surface 82b relative to the vertical wall 84b the mold 84 is defined as 153 °. By contrast, the length L2 of the oblique working surface 83c of the lower punch 83 11.2 mm and is the angle α2, by the inclined working surface 83c relative to the vertical wall 84b the mold 84 is defined, 117 °.
Ein
röhrenförmiges Werkstück W wurde
einem Hydroformungsprozeß unter
Verwendung der Hydroformungsvorrichtung 81 unterworfen.
Das Werkstück
W wurde in den Hohlraum 84a der Hohlform 84 eingesetzt
und stabil gehalten. Anschließend
wurde der Innenraum des Werkstücks
W mit einem Hydraulikfluid gefüllt
und auf einen bestimmten Druck gehalten, der eine freie Ausbauchung
des Werkstücks
W nicht wesentlich förderte.
Anschließend
wurden die beiden Stempel 82 und 83 aufeinander
zu bewegt, um das röhrenförmige Werkstück W zu
pressen. Durch diese Schritte wurde ein Produkt M4 geschaffen, das
einen abgeflachten sechseckigen Querschnitt besaß, wie aus der Zeichnung ersichtlich
ist.A tubular workpiece W was subjected to a hydroforming process using the hydroforming apparatus 81 subjected. The workpiece W was in the cavity 84a the mold 84 used and kept stable. Subsequently, the interior of the workpiece W was filled with a hydraulic fluid and maintained at a certain pressure, which did not substantially promote a free bulge of the workpiece W. Subsequently, the two stamps 82 and 83 moved toward each other to press the tubular workpiece W. Through these steps, a product M4 was created, which had a flattened hexagonal cross-section, as can be seen from the drawing.
Die
Dicke eines schrägen
oberen Abschnitts M4a und die Dicke eines schrägen unteren Abschnitts M4b
des Produkts M4 wurden gemessen, um die Dickenänderung dieser Abschnitte M4a
und M4b aufgrund des Hydroformungsprozesses zu untersuchen.The
Thickness of an oblique
upper portion M4a and the thickness of an oblique lower portion M4b
of the product M4 were measured to change the thickness of these sections M4a
and M4b due to the hydroforming process.
Das
Ergebnis dieser Untersuchung ist in Tabelle 4 gezeigt. Wie aus Tabelle
4 hervorgeht, nahmen die Dicken des oberen und des unteren schrägen Abschnitts
M4a bzw. M4b um 10 % bzw. 2 % zu. Genauer nahm ausschließlich die
Dicke der Abschnitte M4a und M4b, die hauptsächlich durch die Vorsprünge 82b und 83b der
Stempel 82 bzw. 83 geformt wurden, zu. Darüber hinaus
wurde festgestellt, daß die
Dicke der vertikalen Wände
M4c des Produkts M4 aufgrund des Hydroformungsprozesses ebenfalls
zunahm.The result of this study is shown in Table 4. As shown in Table 4, the thicknesses of the upper and lower inclined portions M4a and M4b increased by 10% and 2%, respectively. Specifically, only the thickness of the sections M4a and M4b, which mainly through the projections took 82b and 83b The Stamp 82 respectively. 83 were formed, too. In addition, it was found that the thickness of the vertical walls M4c of the product M4 also increased due to the hydroforming process.
Tabelle
4 Table 4
In 20 ist
schematisch eine Hydroformungsvorrichtung 91 gezeigt, mit
der ein Verfahren gemäß einer
neunten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre ausgeführt wird.In 20 is schematically a hydroforming device 91 shown with which a method according to a ninth embodiment of the present technical teaching is carried out.
Die
in der neunten Ausführungsform
verwendete Vorrichtung 91 stimmt mit der Vorrichtung 61 der obenerwähnten sechsten
Ausführungsform
nach 17 im wesentlichen überein, mit der Ausnahme, daß in der
neunten Ausführungsform die
Vorsprünge 93b des
unteren Stempels 63 von denjenigen (63b) des unteren Stempels 63 der
sechsten Ausführungsform
verschieden sind. Das heißt,
daß in
der neunten Ausführungsform die
Länge L2
jeder schrägen
Arbeitsfläche 93c 11,2
mm betrug, jedoch der Winkel α2,
der durch die schräge Arbeitsfläche 93c relativ
zur vertikalen Wand 94b der Hohlform 94 definiert
ist, 153° beträgt und somit
mit demjenigen der schrägen
Arbeitsfläche 92c jedes
Vorsprungs 92b des oberen Stempels 92 übereinstimmt.The device used in the ninth embodiment 91 agrees with the device 61 the above-mentioned sixth embodiment 17 are substantially the same except that in the ninth embodiment, the projections 93b of the lower punch 63 from those ( 63b ) of the lower punch 63 of the sixth embodiment are different. That is, in the ninth embodiment, the length L2 of each inclined work surface 93c 11.2 mm was, however, the angle α2, by the inclined working surface 93c relative to the vertical wall 94b the mold 94 is defined as 153 ° and thus with that of the inclined working surface 92c every projection 92b of the upper stamp 92 matches.
Ein
röhrenförmiges Werkstück W wurde
einem Hydroformungsprozeß unter
Verwendung der Hydroformungsvorrichtung 91 unterworfen.
Das in dieser Ausführungsform
verwendete Werkstück
W stimmte mit demjenigen, das in der fünften Ausführungsform verwendet wurde,
im wesentlichen überein,
mit der Ausnahme, daß in
der neunten Ausführungsform
das Werkstück
W aus einem Stahl des 590 MPa-Typs hergestellt wurde. Das röhrenförmige Werkstück W wurde
in den Hohlraum 94a der Hohlform 94 eingesetzt
und stabil gehalten. Dann wurde der Innenraum des Werkstücks W mit
einem Hydraulikfluid gefüllt
und auf einem Druck von ungefähr
20 MPa gehalten. Anschließend
wurden die beiden Stempel 92 und 93 aufeinander
zu bewegt, um das röhrenförmige Werkstück W zu
pressen. Während
dieses Preßvorgangs
wurde der Hydraulikdruck im Werkstück W erhöht. Durch Verwendung eines
(nicht gezeigten) Anzapfventils wurde jedoch eine schnelle Zunahme
des Drucks unterdrückt.
Für diesen
Preßvorgang
war der maximale Preßhub
jedes Stempels 92 oder 93 so festgelegt, daß ein Produkt
M5 (siehe 21) eine Umfangslänge besaß, die kleiner
als diejenige des nicht gepreßten
röhrenförmigen Werkstücks W ist.
Bei maximalem Preßhub
jedes Stempels 92 oder 93 hatte der Druck des
Fluids im Werkstück
W einen Wert von mehr als 30 MPa.A tubular workpiece W was subjected to a hydroforming process using the hydroforming apparatus 91 subjected. The workpiece W used in this embodiment was substantially the same as that used in the fifth embodiment, except that in the ninth embodiment, the workpiece W was made of 590 MPa type steel. The tubular workpiece W was placed in the cavity 94a the mold 94 used and kept stable. Then, the interior of the workpiece W was filled with a hydraulic fluid and maintained at a pressure of about 20 MPa. Subsequently, the two stamps 92 and 93 moved toward each other to press the tubular workpiece W. During this pressing operation, the hydraulic pressure in the workpiece W was increased. However, by using a bleed valve (not shown), a rapid increase in pressure was suppressed. For this pressing operation, the maximum pressing stroke of each punch was 92 or 93 set so that a product M5 (see 21 ) has a circumferential length smaller than that of the non-pressed tubular workpiece W. At maximum press stroke of each punch 92 or 93 For example, the pressure of the fluid in the workpiece W had a value of more than 30 MPa.
Durch
diese Schritte wurde das Produkt M5 geschaffen, das einen abgeflachten
achteckigen Querschnitt besaß,
wie aus 21 hervorgeht.Through these steps, the product M5 was created, which had a flattened octagonal cross-section, as out 21 evident.
Die
Dicke der beiden schrägen
oberen Abschnitte M5a, die Dicke der beiden schrägen unteren Abschnitte M5b
und die Dicke der beiden vertikalen Abschnitte M5c des Produkts
M5 wurden gemessen und betrugen 2,30 mm, 2,30 mm bzw. 2,20 mm. Das
heißt,
daß die
Dicke der schrägen
oberen Abschnitte M5a um 15 % zunahm, die Dicke der schrägen unteren
Abschnitte M5b ebenfalls um 15 % zunahm und die Dicke der vertikalen
Abschnitte M5c um 10 % zunahm.The
Thickness of the two oblique
upper portions M5a, the thickness of the two inclined lower portions M5b
and the thickness of the two vertical sections M5c of the product
M5 were measured to be 2.30 mm, 2.30 mm and 2.20 mm, respectively. The
is called,
that the
Thickness of the oblique
upper sections M5a increased by 15%, the thickness of the oblique lower
Sections M5b also increased by 15% and the thickness of the vertical
Sections M5c increased by 10%.
Darüber hinaus
wurde festgestellt, daß Abschnitte,
die von den obengenannten Abschnitten M5a, M5b und M5c verschieden
sind (d. h. die oberen und unteren horizontalen Wandabschnitte),
keine Dickenänderung zeigten.Furthermore
it was found that sections,
different from the above-mentioned sections M5a, M5b and M5c
are (i.e., the upper and lower horizontal wall sections),
showed no change in thickness.
In 22 ist
schematisch eine Hydroformungsvorrichtung 101 gezeigt,
mit der ein Verfahren gemäß einer
zehnten Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre ausgeführt wird.In 22 is schematically a hydroforming device 101 shown with which a method according to a tenth embodiment of the present technical teaching is carried out.
Die
in der zehnten Ausführungsform
verwendete Vorrichtung 101 stimmt mit der Vorrichtung 81 der obenbeschriebenen
achten Ausführungsform
von 19 im wesentlichen überein, mit der Ausnahme, daß in der
zehnten Ausführungsform
der Vorsprung 103b des unteren Stempels 103 von
dem Vorsprung 83b des unteren Stempels 83 der
achten Ausführungsform
verschieden ist. Genauer beträgt
die Länge
L2 der schrägen Arbeitsfläche 103c 11,2
mm, der Winkel ⎕2, der durch die schräge Arbeitsfläche 103c relativ
zur vertikalen Wand 104b der Hohlform 104 definiert
ist, beträgt
jedoch 153° und
stimmt somit mit demjenigen der schrägen Arbeitsfläche 102c des
Vorsprungs 102b des oberen Stempels 102 überein.The device used in the tenth embodiment 101 agrees with the device 81 the above-described eighth embodiment of 19 in essence, except that in the tenth embodiment, the projection 103b of the lower punch 103 from the lead 83b of the lower punch 83 the eighth embodiment is different. More precisely, the length L2 is the oblique working surface 103c 11.2 mm, the angle ⎕2, by the oblique working surface 103c relative to the vertical wall 104b the mold 104 is defined, but is 153 ° and thus agrees with that of the inclined work surface 102c of the projection 102b of the upper stamp 102 match.
Ein
röhrenförmiges Werkstück W wurde
einem Hydroformungsprozeß unter
Verwendung der Hydroformungsvorrichtung 101 unterworfen.
Das in dieser Ausführungsform
verwendete Werkstück
W war das gleiche wie jenes, das in der obenerwähnten neunten Ausführungsform
verwendet wurde. Das röhrenförmige Werkstück W wurde
in den Hohlraum 104a der Hohlform 104 eingesetzt
und stabil gehalten. Der Innenraum des Werkstücks W wurde mit einem Hydraulikfluid
gefüllt
und auf einem Druck von ungefähr
20 MPa gehalten. Anschließend
wurden die beiden Stempel 102 und 103 aufeinander
zu bewegt, um das röhrenförmige Werkstück W zu
pressen. Für
diesen Preßvorgang
wurde der maximale Preßhub
jedes Stempels 102 oder 103 so festgelegt, daß das Produkt
M6 (siehe 23) eine Umfangslänge erhielt,
die kleiner als diejenige des nicht gepreßten röhrenförmigen Werkstücks W war.
Beim maximalem Preßhub
jedes Stempels 102 oder 103 hatte der Druck des
Fluids im Werkstück
W einen Wert von mehr als 30 MPa.A tubular workpiece W was subjected to a hydroforming process using the hydroforming apparatus 101 subjected. The workpiece W used in this embodiment was the same as that used in the above-mentioned ninth embodiment. The tubular workpiece W was placed in the cavity 104a the mold 104 used and kept stable. The interior of the workpiece W was filled with a hydraulic fluid and maintained at a pressure of about 20 MPa. Subsequently, the two stamps 102 and 103 moved toward each other to press the tubular workpiece W. For this pressing process, the maximum pressing stroke of each stamp 102 or 103 determined so that the product M6 (see 23 ) received a circumferential length smaller than that of the non-pressed tubular workpiece W. At the maximum press stroke of each punch 102 or 103 For example, the pressure of the fluid in the workpiece W had a value of more than 30 MPa.
Durch
diese Schritte wurde das Produkt M6 hergestellt, das einen abgeflachten
sechseckigen Querschnitt besaß,
wie aus 23 ersichtlich ist.Through these steps, the product M6 having a flattened hexagonal cross-section was made 23 is apparent.
Die
Dicke eines schrägen
oberen Abschnitts M6a, die Dicke eines schrägen unteren Abschnitts M6b und
die Dicke zweier vertikaler Abschnitte M6c und M6d des Produkts
M6 wurden gemessen und besaßen Werte
von 2,24 mm, 2,24 mm, 2,16 mm bzw. 2,20 mm. Das heißt, daß die Dicke
des schrägen
oberen Abschnitts M6a um 12 % zunahm, die Dicke des schrägen unteren
Abschnitts M6b um 12 % zunahm, die Dicke des vertikalen Abschnitts
M6c um 8 % zunahm und die Dicke des anderen vertikalen Abschnitts
M6d um 10 % zunahm. Darüber
hinaus wurde festgestellt, daß die
von den obenerwähnten
Abschnitten M6a, M6b, M6c und M6d verschiedenen Abschnitte (d. h.
die oberen und unteren horizontalen Wandabschnitte) keine Dickenänderung
zeigten.The
Thickness of an oblique
upper portion M6a, the thickness of an inclined lower portion M6b and
the thickness of two vertical sections M6c and M6d of the product
M6 were measured and had values
of 2.24 mm, 2.24 mm, 2.16 mm and 2.20 mm, respectively. That is, the thickness
of the oblique
upper section M6a increased by 12%, the thickness of the oblique lower
Section M6b increased by 12%, the thickness of the vertical section
M6c increased by 8% and the thickness of the other vertical section
M6d increased by 10%. About that
In addition, it was found that the
from the above mentioned ones
Sections M6a, M6b, M6c and M6d different sections (i.e.
the upper and lower horizontal wall sections) no thickness change
showed.
In 24 ist
eine Referenz-Hydroformungsvorrichtung 111 gezeigt, die
hergestellt wurde, um die mit der vorliegenden technischen Lehre
erzielte Verbesserung nachzuweisen.In 24 is a reference hydroforming device 111 shown to demonstrate the improvement provided by the present teachings.
Die
Vorrichtung 111 stimmt mit der in der obenerwähnten fünften Ausführungsform
nach 15 verwendeten Vorrichtung 51 im wesentlichen überein,
mit der Ausnahme, daß in
dieser Referenzvorrichtung 111 ein Hohlraum 113a der
Hohlform 113 wie gezeigt einen vollkommen flachen Boden 113c aufweist.
Die Länge L
der schrägen
Arbeitsfläche 112c jedes
Vorsprungs 112b beträgt
11,2 mm und der Winkel α,
der durch die schräge
Arbeitsfläche 112c relativ
zur vertikalen Wand 113b der Hohlform 113 definiert
ist, beträgt
153°.The device 111 agrees with that in the above-mentioned fifth embodiment 15 used device 51 in essence, except that in this reference device 111 a cavity 113a the mold 113 as shown a completely flat ground 113c having. The length L of the sloping work surface 112c every projection 112b is 11.2 mm and the angle α, by the oblique working surface 112c relative to the vertical wall 113b the mold 113 is defined as 153 °.
Ein
röhrenförmiges Werkstück wurde
einem Hydroformungsprozeß unter
Verwendung der Referenzvorrichtung 111 unterworfen. Das
Werkstück
W stimmte mit dem in den obenerwähnten
neunten und zehnten Ausführungsformen
verwendeten Werkstück
W überein.
Die Schritte des Hydroformungsprozesses waren im wesentlichen die
gleichen wie jene in den neunten und zehnten Ausführungsformen.A tubular workpiece was subjected to a hydroforming process using the reference device 111 subjected. The workpiece W was in accordance with the workpiece W used in the above-mentioned ninth and tenth embodiments. The steps of the hydroforming process were substantially the same as those in the ninth and tenth embodiments.
Durch
diese Schritte wurde ein Produkt M7 hergestellt, das einen abgeflachten
sechseckigen Querschnitt besaß,
wie aus 25 hervorgeht.Through these steps, a product M7 having a flattened hexagonal cross-section was made 25 evident.
Es
wurden die Dicken eines rechten schrägen oberen Abschnitts M7a und
einer linken vertikalen Wand M7c des Produkts M7 gemessen, wobei
sich Werte von 2,30 mm bzw. 2,20 mm ergaben. Das heißt, daß die Dicke
dieser Abschnitte M7a und M7b um 15 % bzw. 10 % zunahm. Es wurde
jedoch festgestellt, daß die von
diesen Abschnitten M7a und M7b verschiedenen Abschnitte keine Dickenänderung
zeigten. Das bedeutet, daß im
Fall der Referenzvorrichtung 111 das Produkt M7 keine gleichmäßigen vertikalen
und schrägen
Abschnitte mit jeweils erhöhter
Dicke besaß.The thicknesses of a right oblique upper portion M7a and a left vertical wall M7c of the product M7 were measured to give values of 2.30 mm and 2.20 mm, respectively. That is, the thickness of these portions M7a and M7b increased by 15% and 10%, respectively. However, it was found that the portions other than these portions M7a and M7b showed no change in thickness. This means that in the case of the reference device 111 the product M7 did not have uniform vertical and oblique sections, each of increased thickness.
Aus
der obigen Beschreibung geht hervor, daß ein gewünschtes Ergebnis bei der Herstellung
des geformten Hohlprodukts M5 oder M6 erhalten wird, wenn die schräge Oberfläche 92c, 93c, 102c oder 103c jedes Vorsprungs 92b, 93b, 102b bzw. 103b der
Stempel 92, 93, 102 bzw. 103 so
konstruiert ist, daß die
folgenden Gleichungen erfüllt
sind. 4 ≤ L/t0 ≤ 7,5 (2) α ≥ 10 × (L/t0) + 68 (3)wobei L die
Länge der
schrägen
Fläche
ist, t0 die anfängliche
Dicke des röhrenförmigen Werkstücks ist
und α der
Winkel zwischen der schrägen
Fläche
und der vertikalen Wand ist.From the above description, it will be understood that a desired result in the production of the molded hollow product M5 or M6 is obtained when the inclined surface 92c . 93c . 102c or 103c every projection 92b . 93b . 102b respectively. 103b The Stamp 92 . 93 . 102 respectively. 103 is constructed so that the following equations are satisfied. 4 ≤ L / t0 ≤ 7.5 (2) α ≥ 10 × (L / t0) + 68 (3) where L is the length of the inclined surface, t0 is the initial thickness of the tubular workpiece and α is the angle between the inclined surface and the vertical wall.
In 26 ist
schematisch eine Hydroformungsvorrichtung 121 gezeigt,
mit der ein Verfahren gemäß einer
elften Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre ausgeführt wird. Wie später im einzelnen
beschrieben wird, ist die Vorrichtung 121 gemäß dieser
Ausführungsform
so konstruiert, daß ein
röhrenförmiges Werkstück W in
ein hohles quadratisches Produkt M8 (siehe 27) mit
vier abgerundeten Ecken M8a geformt wird.In 26 is schematically a hydroforming device 121 shown with which a method according to an eleventh embodiment of the present technical teaching is carried out. As will be described in detail later, the device is 121 according to this embodiment, designed so that a tubular workpiece W in a hollow square product M8 (see 27 ) is formed with four rounded corners M8a.
Wie
aus 26 hervorgeht, umfaßt die in der elften Ausführungsform
verwendete Vorrichtung 121 im allgemeinen feste untere
und obere Formen 122 und 123, die aneinander angebracht
sind, um dazwischen einen in Längsrichtung
verlaufenden Hohlraum 121a zu definieren. Jede feste Form 122 oder 123 ist
an seitlich voneinander beabstandeten inneren Abschnitten mit in
Längsrichtung
verlaufenden konkaven Flächen 122a bzw. 123a ausgebildet.
Diese konkaven Flächen 122a und 123a werden
verwendet, um die vier abgerundeten Ecken M8a des Produkts M8 zu
formen.How out 26 As is apparent, the apparatus used in the eleventh embodiment includes 121 generally solid lower and upper molds 122 and 123 attached to each other to form a longitudinal cavity therebetween 121 define. Any solid form 122 or 123 is at laterally spaced inner portions with longitudinally extending concave surfaces 122a respectively. 123a educated. These concave surfaces 122a and 123a are used to form the four rounded corners M8a of the product M8.
Die
beiden festen Formen 122 und 123 sind jeweils
mit vertikalen Schlitzen 122b und 123b versehen, in
denen untere bzw. obere Stempel 124 bzw. 125 beweglich
aufgenommen sind. Die beiden festen Formen 122 und 123 sind
vertikal voneinander beabstandet, um dazwischen horizontale Schlitze 126a und 126b zu definieren,
in denen linke und rechte Stempel 127 und 128 beweglich
aufgenommen sind. Diese vier Stempel 124, 125, 127 und 128 werden
verwendet, um die vier flachen Wandabschnitte M8b des Produkts M8
zu formen.The two solid forms 122 and 123 are each with vertical slots 122b and 123b provided, in which lower or upper punch 124 respectively. 125 are recorded movably. The two solid forms 122 and 123 are vertically spaced from each other to have horizontal slots therebetween 126a and 126b to define where left and right stamps 127 and 128 are recorded movably. These four stamps 124 . 125 . 127 and 128 are used to form the four flat wall sections M8b of the product M8.
Wie
aus 26 hervorgeht, mündet jeder Schlitz 122b, 123b, 126a oder 126b in
den Hohlraum 121a über
in Längsrichtung
verlaufende Rippen, die Umfangsendabschnitte der entsprechenden
konkaven Flächen 122a und 123a bilden.
Das heißt,
daß jede
Rippe P1 eine Innenkante des entsprechenden Schlitzes 122b, 123b, 126a oder 126b bildet.How out 26 shows, each slot opens 122b . 123b . 126a or 126b in the cavity 121 about longitudinally extending ribs, the peripheral end portions of the respective concave surfaces 122a and 123a form. That is, each rib P1 has an inner edge of the corresponding slot 122b . 123b . 126a or 126b forms.
Es
wird angemerkt, daß in
der Hydroformungsvorrichtung 121 gemäß der elften Ausführungsform
die Rippen P1 so geformt und bemessen sind, daß sie die folgenden geometrischen
Bedingungen erfüllen.It is noted that in the hydroforming device 121 According to the eleventh embodiment, the ribs P1 are shaped and dimensioned to satisfy the following geometric conditions.
Eine
imaginäre
gerade Linie T1, die durch zwei benachbarte Rippen P1 jedes Schlitzes
verläuft,
verläuft
außerhalb
des durch die unteren und oberen Hohlformen 122 und 123 definierten
Hohlraums 121a. Mit anderen Worten, die imaginäre gerade
Linie T1 verläuft
durch keinen Teil des Hohlraums 121a Wenn die Stempel 124, 125, 127 und 128 in
ihre vordersten Arbeitsstellungen gebracht werden, stimmt die flache
Arbeitsfläche
(ohne Bezugszeichen) jedes Stempels 124, 125, 127 oder 128 mit
der entsprechenden imaginären
Linie T1 überein.
In diesem Zustand ist die Arbeitsfläche jedes Stempels 124, 125, 127 oder 128 mit
den Rippen P1, d. h. mit den Umfangsendabschnitten der konkaven
Oberflächen 122a und 123a,
bündig.An imaginary straight line T1 passing through two adjacent ribs P1 of each slot extends outwardly through the lower and upper mold cavities 122 and 123 defined cavity 121 , In other words, the imaginary straight line T1 does not pass through any part of the cavity 121 If the stamp 124 . 125 . 127 and 128 be brought into their foremost working positions, agrees the flat work surface (without reference numeral) of each stamp 124 . 125 . 127 or 128 coincide with the corresponding imaginary line T1. In this state, the working surface of each stamp is 124 . 125 . 127 or 128 with the ribs P1, ie with the peripheral end portions of the concave surfaces 122a and 123a , flush.
Ein
röhrenförmiges Werkstück W wurde
einem Hydroformungsprozeß unter
Verwendung der Hydroformungsvorrichtung 121 unterworfen.
Das Werkstück
W war aus Stahl des 370 MPa-Typs hergestellt und besaß einen
Durchmesser von 123 mm und eine Dicke von 2 mm. Das Werkstück W wurde
in den Hohlraum 121a der festen Formen 122 und 123 eingesetzt,
anschließend
wurden die Stempel 124, 125, 127 und 128 in ihre
Ruhestellung bewegt, woraufhin das Werkstück W im Hohlraum 121a stabil
gehalten wurde. Dann wurde der Innenraum des Werkstücks W mit
einem Hydraulikfluid gefüllt,
ferner wurde der Druck im Werkstück
W erhöht
und auf einem Wert von 10,1 MPa gehalten. Anschließend wurden
die Stempel 124, 125, 127 und 128 in ihre
Arbeits- oder Preßstellungen
bewegt, um das Werkstück
W zu pressen. Während
dieses Preßvorgangs wurde
der Druck im Werkstück
W allmählich
erhöht,
wobei bei maximalem Preßhub
jedes Stempels der Druck im Werkstück W auf einen Wert von 24,8
MPa erhöht
wurde.A tubular workpiece W was subjected to a hydroforming process using the hydroforming apparatus 121 subjected. The workpiece W was made of 370 MPa steel and be sat a diameter of 123 mm and a thickness of 2 mm. The workpiece W was in the cavity 121 solid forms 122 and 123 then the punches were used 124 . 125 . 127 and 128 moved to its rest position, whereupon the workpiece W in the cavity 121 was kept stable. Then, the interior of the workpiece W was filled with hydraulic fluid, and the pressure in the workpiece W was increased and maintained at a value of 10.1 MPa. Subsequently, the stamps were 124 . 125 . 127 and 128 moved into their working or pressing positions to press the workpiece W. During this pressing operation, the pressure in the workpiece W was gradually increased, and at the maximum pressing stroke of each punch, the pressure in the workpiece W was increased to a value of 24.8 MPa.
Durch
diese Schritte wurde ein hohles, quadratisches Produkt M8 geschaffen,
das einen quadratischen Querschnitt mit vier abgerundeten Ecken
besaß,
wie aus 27 hervorgeht. Der Krümmungsradius
jeder Ecke M8a betrug 8 mm, die Höhe betrug 100 mm und die Breite
betrug 100 mm.Through these steps, a hollow, square product M8 was created, which had a square cross-section with four rounded corners, as seen from 27 evident. The radius of curvature of each corner M8a was 8 mm, the height was 100 mm and the width was 100 mm.
Die
Dicke der verschiedenen Abschnitte a bis j einer abgerundeten Ecke
M8a und ihres benachbarten flachen Wandabschnitts M8b des Produkts
M8 wurde gemessen, wie aus 28 hervorgeht.The thickness of the various portions a to j of a rounded corner M8a and its adjacent flat wall portion M8b of the product M8 was measured as shown in FIG 28 evident.
29 ist
ein Graph, der die Ergebnisse der Dickenmessung zeigt, wobei die
Dicken der Abschnitte a bis j gegen die Meßposition aufgetragen wurden.
Zum Vergleich wurden Ergebnisse betrachtet, die durch eine herkömmliche
Hydroformungsvorrichtung ohne bewegliche Stempel erhalten wurden.
Wie aus diesen Graphen hervorgeht, war im herkömmlichen Fall die Dicke der
abgerundeten Ecke M8a um höchstens
20 % verringert, während
im Fall des Produkts M8 der vorliegenden technischen Lehre die Dicke
dieser Ecke M8a um höchstens
20 erhöht
war. Das heißt,
daß bei
Verwendung der Hydroformungsvorrichtung 121 gemäß der elften
Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre eine Dickenverringerung im Eckabschnitt
unterdrückt
werden kann. 29 Fig. 10 is a graph showing the results of the thickness measurement with the thicknesses of the sections a to j plotted against the measuring position. For comparison, results obtained by a conventional hydroforming apparatus without moving punches were considered. As is apparent from these graphs, in the conventional case, the thickness of the rounded corner M8a was reduced by at most 20%, whereas in the case of the product M8 of the present technical teaching, the thickness of this corner M8a was increased by at most 20%. That is, when using the hydroforming device 121 According to the eleventh embodiment of the present technical teaching, a reduction in thickness in the corner portion can be suppressed.
In 30 ist
schematisch eine Hydroformungsvorrichtung 131 gezeigt,
mit der ein Verfahren gemäß einer
zwölften
Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre ausgeführt wird. Wie später im einzelnen beschrieben
wird, ist die Vorrichtung 131 gemäß dieser Ausführungsform
so konstruiert, daß ein
röhrenförmiges Werkstück W in
ein hohles, quadratisches Produkt M9 (siehe 32) mit
vier vorstehenden abgerundeten Ecken M9a geformt wird.In 30 is schematically a hydroforming device 131 shown with which a method according to a twelfth embodiment of the present technical teaching is carried out. As will be described in detail later, the device is 131 according to this embodiment, designed so that a tubular workpiece W in a hollow square product M9 (see 32 ) is formed with four projecting rounded corners M9a.
Wie
aus 30 hervorgeht, umfaßt die in der zwölften Ausführungsform
verwendete Vorrichtung 131 im allgemeinen feste untere
und obere Formen 133 und 134, die aneinander angebracht
sind, um dazwischen einen in Längsrichtung
verlaufenden Hohlraum 131a zu definieren.How out 30 As is apparent, the apparatus used in the twelfth embodiment includes 131 generally solid lower and upper molds 133 and 134 attached to each other to form a longitudinal cavity therebetween 131 define.
Jede
feste Form 133 oder 134 ist an seitlich beabstandeten
Innenabschnitten mit in Längsrichtung
verlaufenden konkaven Flächen 133a oder 134a versehen.Any solid form 133 or 134 is at laterally spaced interior portions with longitudinally extending concave surfaces 133a or 134a Mistake.
Die
beiden festen Formen 133 und 134 sind jeweils
mit vertikalen Schlitzen 133b und 134b versehen, in
denen untere bzw. obere Stempel 135 und 136 beweglich
aufgenommen sind. Die beiden Formen 133 und 134 sind
vertikal voneinander beabstandet, um dazwischen horizontale Schlitze 137a und 137b zu
definieren, in denen linke bzw. rechte Stempel 138 und 139 beweglich
aufgenommen sind.The two solid forms 133 and 134 are each with vertical slots 133b and 134b provided, in which lower or upper punch 135 and 136 are recorded movably. The two forms 133 and 134 are vertically spaced from each other to have horizontal slots therebetween 137a and 137b to define where left and right stamps 138 and 139 are recorded movably.
Wie
gezeigt, ist jeder Stempel 135, 136, 138 oder 139 an
den seitlichen Enden der Arbeitsfläche 135a, 136a, 138a oder 139a mit
entsprechenden konkaven Aussparungen 135b, 136b, 138b bzw. 139b ausgebildet. Wie
aus 31 hervorgeht, werden eine konkave Fläche 134a oder 133a der
festen Hohlform 134 oder 133 und zwei benachbarte
konkave Aussparungen 136b und 138b, 136b und 139b, 138b und 135b oder 135b und 139b der
entsprechenden Stempel 136, 138, 139 und 135 dazu
verwendet, eine vorstehende abgerundete Ecke M9a des Produkts M9
zu formen.As shown, each stamp 135 . 136 . 138 or 139 at the side ends of the work surface 135a . 136a . 138a or 139a with corresponding concave recesses 135b . 136b . 138b respectively. 139b educated. How out 31 shows, become a concave surface 134a or 133a the solid mold 134 or 133 and two adjacent concave recesses 136b and 138b . 136b and 139b . 138b and 135b or 135b and 139b the corresponding stamp 136 . 138 . 139 and 135 used to form a protruding rounded corner M9a of the product M9.
Wie
aus 30 hervorgeht, ist jeder Schlitz 133b, 134b, 137a oder 137b im
Hohlraum 131a mit in Längsrichtung
verlaufenden Rippen P2 versehen, die Umfangsendabschnitte der entsprechenden
konkaven Flächen 133a und 134a bilden.
Das heißt,
daß jede
Rippe P2 eine Innenkante des entsprechenden Schlitzes 133b, 134b, 137a oder 137b bildet.How out 30 shows, every slot is 133b . 134b . 137a or 137b in the cavity 131 provided with longitudinally extending ribs P2, the peripheral end portions of the respective concave surfaces 133a and 134a form. That is, each rib P2 has an inner edge of the corresponding slot 133b . 134b . 137a or 137b forms.
Es
wird angemerkt, daß in
der Hydroformungsvorrichtung 131 gemäß der zwölften Ausführungsform die Rippen P2 so
geformt und bemessen sind, daß die
folgenden geometrischen Bedingungen erfüllt werden.It is noted that in the hydroforming device 131 According to the twelfth embodiment, the ribs P2 are shaped and dimensioned to satisfy the following geometric conditions.
Wie
aus 30 hervorgeht, verläuft eine imaginäre gerade
Linie T2, die durch zwei benachbarte Rippen P2 jedes Schlitzes verläuft, außerhalb
des Hohlraums 131a, der durch untere und obere feste Hohlformen 133 und 134 definiert
ist. Mit anderen Worten, die imaginäre gerade Linie T2 verläuft durch
keinen Bereich des Hohlraums 131a. Wie aus 31 hervorgeht,
stimmt die Außenkante
jeder konkaven Aussparung 136b, 138b, 135b oder 139b mit
der entsprechenden geraden Linie T2 überein, wenn die Stempel 136, 138, 135 und 139 in
ihre jeweiligen vordersten Arbeitsstellungen gebracht werden. In
diesem Zustand ist die Außenkante jeder
konkaven Aussparung 136b, 138b, 135b oder 139b mit
den Rippen P2, d. h. mit den Umfangsendabschnitten der konkaven
Flächen 134a und 133a bündig.How out 30 As can be seen, an imaginary straight line T2 passing through two adjacent ribs P2 of each slot extends outside the cavity 131 formed by lower and upper fixed molds 133 and 134 is defined. In other words, the imaginary straight line T2 does not pass through any area of the cavity 131 , How out 31 As can be seen, the outer edge of each concave recess is correct 136b . 138b . 135b or 139b coincide with the corresponding straight line T2 when the stamp 136 . 138 . 135 and 139 into their respective foremost working positions. In this condition, the outer edge of each concave recess 136b . 138b . 135b or 139b with the ribs P2, ie with the peripheral end portions of the concave surfaces 134a and 133a flush.
Ein
röhrenförmiges Werkstück W wurde
einem Hydroformungsprozeß unter
Verwendung der Hydroformungsvorrichtung 131 unterworfen.
Das Werkstück
W war aus einem Stahl des 370 MPa-Typs hergestellt und besaß einen
Durchmesser von 140 mm und eine Dicke von 2 mm. Das Werkstück W wurde
in den Hohlraum 131a der festen Formen 133 und 134 eingesetzt,
außerdem
wurden die Stempel 135, 136, 138 und 139 in
ihre Ruhestellungen bewegt, wobei das Werkstück W im Hohlraum 131a stabil
gehalten wurde. Anschließend
wurde der Innenraum des Werkstücks
W mit einem Hydraulikfluid gefüllt,
wobei der Druck im Werkstück W
erhöht
und auf einem Wert von 10,1 MPa gehalten wurde. Anschließend wurden
die Stempel 135, 136, 138 und 139 in
ihre Arbeits- oder Preßstellungen
bewegt, um das Werkstück
W zu pressen, wobei der Innendruck des Werkstücks W auf 20,2 MPa gehalten
wurde. Bei maximalem Preßhub
jedes Stempels wurde der Druck im Werkstück W auf einen Pegel von 24,8
MPa erhöht.A tubular workpiece W was subjected to a hydroforming process using the hydroforming apparatus 131 subjected. The workpiece W was made of a 370 MPa type steel and had a diameter of 140 mm and a thickness of 2 mm. The workpiece W was in the cavity 131 solid forms 133 and 134 also used were the stamp 135 . 136 . 138 and 139 moved to their rest positions, the workpiece W in the cavity 131 was kept stable. Subsequently, the interior of the workpiece W was filled with a hydraulic fluid, whereby the pressure in the workpiece W was increased and maintained at a value of 10.1 MPa. Subsequently, the stamps were 135 . 136 . 138 and 139 moved into their working or pressing positions to press the workpiece W, wherein the internal pressure of the workpiece W was maintained at 20.2 MPa. At maximum press stroke of each punch, the pressure in the workpiece W was increased to a level of 24.8 MPa.
Durch
diese Schritte wurde ein hohles, quadratisches Produkt M9 geschaffen,
das einen im allgemeinen quadratischen Querschnitt mit vier vorstehenden
abgerundeten Ecken besaß,
wie aus 32 ersichtlich ist. Der Krümmungsradius
jeder Ecke M9a betrug 10 mm, die Höhe betrug 100 mm und die Breite
betrug 100 mm.Through these steps, a hollow square product M9 was created which had a generally square cross-section with four protruding rounded corners, as shown in FIG 32 is apparent. The radius of curvature of each corner M9a was 10 mm, the height was 100 mm, and the width was 100 mm.
Die
Dicke der verschiedenen Abschnitte a bis j einer vorstehenden abgerundeten
Ecke M9a und ihres benachbarten flachen Wandabschnitts M9b des Produkts
M9 wurde gemessen, wie aus 33 hervorgeht.The thickness of the various portions a to j of a protruding rounded corner M9a and its adjacent flat wall portion M9b of the product M9 was measured as shown in FIG 33 evident.
36 ist
ein Graphen, der die Ergebnisse der Dickenmessung zeigt und in dem die
Dicken dieser Abschnitte a bis j gegen die Meßposition aufgetragen sind. 36 is a graph showing the results of the thickness measurement and in which the thicknesses of these sections a to j are plotted against the measuring position.
Um
die mit dem Verfahren gemäß der zwölften Ausführungsform
der vorliegenden technischen Lehre erzielte Verbesserung nachzuweisen,
wurde ein Referenzverfahren unter Verwendung der in 34 gezeigten Hydroformungsvorrichtung 141 ausgeführt.In order to prove the improvement obtained by the method according to the twelfth embodiment of the present technical teaching, a reference method using the method disclosed in US Pat 34 shown hydroforming device 141 executed.
Wie
in der Zeichnung gezeigt, enthält
die Vorrichtung 141 feste untere und obere Formen 143 und 144, untere
und obere Stempel 145 und 146 sowie linke und
rechte Stempel 148 und 149, die im wesentlichen
in der gleichen Weise wie jene der obenerwähnten Vorrichtung 131 gemäß der zwölften Ausführungsform
von 30 angeordnet waren. Jede feste Form 143 oder 144 ist
an seitlich beabstandeten Innenabschnitten mit in Längsrichtung
verlaufenden konkaven Flächen 143a oder 144a versehen.As shown in the drawing, the device contains 141 solid lower and upper molds 143 and 144 , lower and upper punches 145 and 146 as well as left and right stamps 148 and 149 in substantially the same way as those of the above-mentioned device 131 according to the twelfth embodiment of 30 were arranged. Any solid form 143 or 144 is at laterally spaced interior portions with longitudinally extending concave surfaces 143a or 144a Mistake.
Jeder
Stempel 145, 146, 148 oder 149 ist
mit einer flachen Arbeitsfläche 145a, 146a, 148a oder 149a versehen.Every stamp 145 . 146 . 148 or 149 is with a flat work surface 145a . 146a . 148a or 149a Mistake.
Wie
aus den 34 und 35 hervorgeht,
ist jeder Schlitz 143b, 144b, 147a oder 147b im
Hohlraum 141a mit in Längsrichtung
verlaufenden Rippen P3 versehen, die Umfangsendabschnitte der entsprechenden konkaven
Flächen 143a und 144a bilden.
Das heißt,
daß jede
Rippe P3 eine Innenkante des entsprechenden Schlitzes 143b, 144b, 147a oder 147b bildet.Like from the 34 and 35 shows, every slot is 143b . 144b . 147a or 147b in the cavity 141 provided with longitudinally extending ribs P3, the peripheral end portions of the respective concave surfaces 143a and 144a form. That is, each rib P3 has an inner edge of the corresponding slot 143b . 144b . 147a or 147b forms.
In
dieser Referenzvorrichtung 141 sind die Rippen P3 so geformt
und bemessen, daß sie
die folgenden geometrischen Bedingungen erfüllen.In this reference device 141 For example, the ribs P3 are shaped and sized to meet the following geometric conditions.
Wie
aus 34 hervorgeht, verläuft eine imaginäre gerade
Linie T3, die durch zwei benachbarte Rippen P3 jedes Schlitzes verläuft, innerhalb
(nicht außerhalb)
des Hohlraums 141a, der durch die unteren und oberen festen
Hohlformen 144 definiert ist. Mit anderen Worten, die imaginäre Linie
T3 verläuft
durch den vorstehenden Teil des Hohlraums 121a, der durch
die konkave Oberfläche 144a oder 143a der
Hohlform 144 bzw. 143 definiert ist. Wenn die
Stempel 145, 146, 148 und 149 in
ihre vordersten Arbeitsstellungen gebracht werden, stimmt die flache
Arbeitsfläche 145a, 146a, 148a oder 149a jedes
Stempels mit der entsprechenden imaginären geraden Linie T3 überein.
In diesem Zustand ist die Arbeitsfläche 145a, 146a, 148a oder 149a jedes Stempels
mit den Rippen P3 bündig,
wie aus 35 ersichtlich ist.How out 34 As can be seen, an imaginary straight line T3 passing through two adjacent ridges P3 of each slot extends within (not outside) the cavity 141 passing through the lower and upper solid molds 144 is defined. In other words, the imaginary line T3 passes through the protruding part of the cavity 121 passing through the concave surface 144a or 143a the mold 144 respectively. 143 is defined. If the stamp 145 . 146 . 148 and 149 be brought into their foremost working positions, is the flat work surface 145 . 146a . 148a or 149a each stamp corresponds to the corresponding imaginary straight line T3. In this state is the work surface 145a . 146a . 148a or 149a flush each punch with ribs P3, as out 35 is apparent.
Ein
röhrenförmiges Werkstück W wurde
einem Hydroformungsprozeß unter
Verwendung der Referenzvorrichtung 141 unterworfen. Das
Werkstück
W und die Hydroformungsschritte waren die gleichen wie jene, die
in der obenerwähnten
zwölften
Ausführungsform
verwendet wurden. Dadurch wurde ein hohles, quadratisches Produkt
MR geschaffen, das eine ähnliche
Konstruktion wie das Produkt M9, das mit der zwölften Ausführungsform hergestellt wurde,
besaß.
Die Dicken der verschiedenen Abschnitte a bis j des Produkts MR wurden
gemessen. Das Ergebnis der Dickenmessung ist im Graphen von 36 aufgetragen.A tubular workpiece W was subjected to a hydroforming process using the Refe ence device 141 subjected. The workpiece W and the hydroforming steps were the same as those used in the above-mentioned twelfth embodiment. Thereby, a hollow square product MR was created which had a similar construction as the product M9 produced by the twelfth embodiment. The thicknesses of the various sections a to j of the product MR were measured. The result of the thickness measurement is in the graph of 36 applied.
Wie
aus diesem Graphen ersichtlich ist, nahm die Dicke der vorstehenden
abgerundeten Ecke M9a um ungefähr
15 % zu, während
im Produkt MR, das mit der Referenzvorrichtung 141 hergestellt
wurde, keine Dickenzunahme festgestellt wurde, jedoch im Abschnitt
g ein Riß entstanden
ist.As can be seen from this graph, the thickness of the protruding rounded corner M9a increased by about 15%, whereas in the product MR, that with the reference device 141 was produced, no increase in thickness was found, but in section g a crack has arisen.
